论文部分内容阅读
随着射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术和物联网(Internet of Things,IOT)的不断发展,在RFID标签芯片中嵌入传感器是RFID技术发展的一大主流趋势。温度是最重要的自然信息之一,且CMOS温度传感器具有低成本的特点。因此,在RFID标签芯片中集成CMOS温度传感器具有非常广阔的应用前景。本文采用UMC 0.18μm EEPROM 2P6M工艺设计了一种应用于RFID标签芯片的CMOS温度传感器,该CMOS温度传感器由感温电路、电压缓冲器和电荷再分配逐次逼近模数转换(charge redistribution successive approximation analog-to-digital Converter,CR-SAR ADC)构成。感温电路利用寄生纵向PNP双极型晶体管感知温度,产生一个与绝对温度成正比的(PTAT)电压信号和一个三阶温度补偿的带隙基准电压信号。电压缓冲器由带推挽输出级的运算放大器构成,用于驱动CR-SAR ADC。本文提出了一种应用于CMOS温度传感器的新型低功耗CR-SAR ADC,该CR-SAR ADC采用了单调的开关切换策略,同时,在不降低动态范围的前提下,其参考电压只为传统型CR-SAR ADC的一半,极大的减小了CR-SAR ADC的动态功耗。本文利用Matlab对提出的CR-SAR ADC进行了建模,对CR-SAR ADC中DAC的电容匹配性和动态功耗进行了分析。本文利用Cadence对CMOS温度传感器进行了仿真,仿真结果说明CMOS温度传感器在-25℃~75℃温度范围内的温度分辨率为0.18℃,经过两点校正后在-25℃~-55℃内的测量误差为±0.91℃,在55℃~75℃内的测量误差为-1.54℃~+2.23℃。整个CMOS温度传感器的平均功耗为209μW,版图面积为900μm×1200μm。