无源温度标签中的超低功耗CMOS温度传感器设计

作者：冯鹏; 邓元明; 伯林; 刘力源; 于双铭; 李贵柯; 王开友; 吴南健^*

来源：半导体技术, 2018, 43(08): 572-602.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2018.08.002

• 互补金属氧化物半导体(CMOS)
• 温度传感器
• 超低功耗
• 无源
• 温度标签

设计了一种适用于无源超高频(UHF)温度标签的超低功耗CMOS温度传感器电路。该电路利用衬底pnp晶体管产生随温度变化的电压信号,同时采用了逐次逼近寄存器(SAR)转换和Σ-Δ调制相结合的模拟数字转换方式。为了降低电源电压波动以及采样电容电荷泄漏对传感器测温精度的不利影响,提出了一种具有漏电保护机制的采样电路。基于0.18μm CMOS工艺设计实现了该传感器的电路和版图,其中版图面积为550μm×450μm,并利用Cadence Spectre仿真工具对电路进行了仿真。仿真结果表明,在-40～125℃,传感器的系统误差为-1.4～2.0℃,测温分辨率达到0.02℃;在1.2～2.6 V电源电压内,传感器输出温度波动小于0.3℃;在1.2 V电源电压下传感器电路(不含控制逻辑及数字滤波器)的功耗仅为2.4μW。

• 单位
  中国科学院半导体研究所; 中国科学院大学; 半导体超晶格国家重点实验室