CN106017730A - 一种集成在rfid标签中的温度传感器 - Google Patents

一种集成在rfid标签中的温度传感器 Download PDF

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吴劲
王德明
段志奎
李启文
周婧
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Abstract

本发明公开了一种集成在RFID标签中的温度传感器，包括温度脉冲转换电路、计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路，计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路均为温度传感器与其它模块间的共用模块电路，RFID标签时钟的输出端依次通过振荡器和计数器进而与数字控制电路的输入端连接，温度脉冲转换电路的输出端与计数器的使能端连接，数字控制电路的输出端还分别与计数器的复位端、温度脉冲转换电路的温度使能端以及振荡器的使能端连接，计数器的输出端还与负载调制电路的输入端连接。本发明具有芯片面积小、功耗低和成本低的优点，可广泛应用于RFID技术领域。

Description

一种集成在RFID标签中的温度传感器
技术领域
本发明涉及RFID技术领域，尤其是一种集成在RFID标签中的温度传感器。
背景技术
RFID技术具有诸多优点，经过多年的发展日趋成熟，而CMOS工艺集成芯片的产生更降低了其生产成本，拓宽了其应用领域。物联网等技术战略的提出，为作为硬件基础的传感器带来广阔的应用前景，同时提出了体积小、成本低、功耗低的应用新要求。而基于标准CMOS工艺并集成在RFID标签上的温度传感器，同时拥有RFID成熟的低功耗技术基础和CMOS工艺成本低、面积小的技术优势，能够满足应用新需求，具有很好的实用价值。
RFID标签采用无源结构时，系统的功耗严格受限，需要温度传感器在满足精度的前提下具有低功耗。如图1所示，CMOS集成温度传感器，根据系统结构主要划分为3大类：(1)BJT(双极晶体管)结合ADC结构的温度传感器，该传感器的优点为精度高、测量范围较宽，缺点为芯片面积大，功耗非常高而数据转换率较低，不适合集成于无源标签；(2)振荡器结合频率数字转换结构的温度传感器，该传感器需要额外设计振荡器，不能有效利用标签中固有振荡器，造成不必要的面积和能量消耗，也不适合集成于无源标签；(3)脉冲结合时间数字转换结构的温度传感器，该传感器的最大优势在于功耗低，占用芯片面积小，较适合集成于无源标签。
虽然脉冲结合时间数字转换结构的温度传感器较适合集成于RFID无源标签，但由于其温度传感器与其它模块间的共用模块电路仍相对较少，限制了芯片面积的进一步减少和功耗的进一步降低，同时也不利于成本的进一步降低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种芯片面积小、功耗低和成本低的，集成在RFID标签中的温度传感器。
本发明所采取的技术方案是：
一种集成在RFID标签中的温度传感器，包括温度脉冲转换电路、计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路，所述计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路均为温度传感器与其它模块间的共用模块电路，所述其它模块为RFID标签中除温度传感器外的模块，所述RFID标签时钟的输出端依次通过振荡器和计数器进而与数字控制电路的输入端连接，所述温度脉冲转换电路的输出端与计数器的使能端连接，所述数字控制电路的输出端还分别与计数器的复位端、温度脉冲转换电路的温度使能端以及振荡器的使能端连接，所述计数器的输出端还与负载调制电路的输入端连接。
进一步，所述温度脉冲转换电路包括双路电流偏置单元和脉冲生成单元，所述双路电流偏置单元的使能端与数字控制电路的输出端连接，所述双路电流偏置单元的输出端通过脉冲生成单元进而与计数器的使能端连接。
进一步，所述双路电流偏置单元包括PTAT偏置电流源和CTAT偏置电流源，所述脉冲生成单元包括第一延迟单元、第二延迟单元及异或门，所述PTAT偏置电流源的温度使能端和CTAT偏置电流源的温度使能端均与数字控制电路的输出端连接，所述PTAT偏置电流源的输出端端通过第一延迟单元进而与异或门的第一输入端连接，所述CTAT偏置电流源的输出端通过第二延迟单元进而与异或门的第二输入端连接，所述异或门的输出端与计数器的使能端连接。
进一步，所述第一延迟单元和第二延迟单元采用对称的延时电路结构。
进一步，所述计数器采用8位异步计数器。
进一步，所述8位异步计数器由与非门和8个D触发器组成，所述与非门的时钟信号端与RFID标签时钟的输出端连接，所述与非门的使能端与振荡器的输出端连接，所述8个D触发器的D信号输入端均与输出端连接；所述8个D触发器中和与非门相邻的D触发器的clk时钟信号端和与非门的输出端连接，且在相邻的两个D触发器中，前一个D触发器的Q输出端与后一个D触发器的clk时钟信号端连接。
本发明的有益效果是：包括温度脉冲转换电路、计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路，计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路均为温度传感器与其它模块间的共用模块电路，克服了现有技术温度传感器与其它模块间的共用模块电路少的缺陷，有利于芯片面积的进一步减少、功耗的进一步降低以及成本的进一步降低。进一步，温度脉冲转换电路中，第一延迟单元和第二延迟单元采用对称的延时电路结构，使脉冲经过这2路延迟单元后，由工艺误差造成的延迟完全相同，进而经过异或门后将这2路延迟单元的延长完全抵消，更加稳定和精确。进一步，采用8位异步计数器替代模数转换器来实现温度模拟采集到数字输出的转换，功耗更低。
附图说明
图1为传统CMOS集成温度传感器的3种结构图；
图2为本发明一种集成在RFID标签中的温度传感器的系统结构图；
图3为本发明温度脉冲转换电路的结构框图；
图4为本发明8位异步计数器的电路原理图。
具体实施方式
参照图2，一种集成在RFID标签中的温度传感器，包括温度脉冲转换电路、计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路，所述计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路均为温度传感器与其它模块间的共用模块电路，所述其它模块为RFID标签中除温度传感器外的模块，所述RFID标签时钟的输出端依次通过振荡器和计数器进而与数字控制电路的输入端连接，所述温度脉冲转换电路的输出端与计数器的使能端连接，所述数字控制电路的输出端还分别与计数器的复位端、温度脉冲转换电路的温度使能端以及振荡器的使能端连接，所述计数器的输出端还与负载调制电路的输入端连接。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述温度脉冲转换电路包括双路电流偏置单元和脉冲生成单元，所述双路电流偏置单元的使能端与数字控制电路的输出端连接，所述双路电流偏置单元的输出端通过脉冲生成单元进而与计数器的使能端连接。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述双路电流偏置单元包括PTAT偏置电流源和CTAT偏置电流源，所述脉冲生成单元包括第一延迟单元、第二延迟单元及异或门，所述PTAT偏置电流源的温度使能端和CTAT偏置电流源的温度使能端均与数字控制电路的输出端连接，所述PTAT偏置电流源的输出端端通过第一延迟单元进而与异或门的第一输入端连接，所述CTAT偏置电流源的输出端通过第二延迟单元进而与异或门的第二输入端连接，所述异或门的输出端与计数器的使能端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述第一延迟单元和第二延迟单元采用对称的延时电路结构。
进一步作为优选的实施方式，所述计数器采用8位异步计数器。
参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述8位异步计数器由与非门和8个D触发器组成，所述与非门的时钟信号端clk与RFID标签时钟的输出端连接，所述与非门的使能端en与振荡器的输出端连接，所述8个D触发器的D信号输入端均与输出端连接；所述8个D触发器中和与非门相邻的D触发器的clk时钟信号端和与非门的输出端连接，且在相邻的两个D触发器中，前一个D触发器的Q输出端与后一个D触发器的clk时钟信号端连接。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参照图2、3和4，本发明的第一实施例：
针对现有技术温度传感器与其它模块间的共用模块电路相对较少的问题，本发明提出了一种全新的集成在RFID标签中的温度传感器，该温度传感器的系统结构如图2所示，主要由温度脉冲转换电路、计数器、数字控制电路、振荡器、RFID标签时钟和负载调制电路组成。本发明的工作原理如下：
系统工作时，首先由数字控制电路发出控制信号至振荡器，使其根据RFID标签时钟输出系统时钟。系统时钟工作后，数字控制电路发出复位信号清空计数器，同时发出温度使能信号输入温度脉冲转换电路，控制其开始采集温度信息。信息采集结束后，温度脉冲转换电路输出含有温度信息的脉冲作为使能信号控制计数器开始工作，使在系统时钟控制作用下的计数器开始计数，计数器计数的结果与温度相关，即计数器输出的脉冲宽度与温度值相关，然后经数字控制电路进行后续处理，即可得到相应的温度值。
本发明将温度传感器完整地集成到RFID标签的芯片中，并与RFID标签芯片的其他模块(如电源稳压模块和带隙基准模块等)一起共用多个模块电路(包括计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路等)，大大降低了功耗和成本。该温度传感器的输出数据则根据ISO14443的协议要求通过负载调制电路和天线传输出去。
而温度脉冲转换电路的结构及原理如下：
为了提高传感的器精度，本发明的温度脉冲转换电路主要由PTAT偏置电流源、CTAT偏置电流源、第一延迟单元、第二延迟单元及异或门构成，如图3所示。温度脉冲转换电路工作时，将数字控制电路提供的使能信号经PTAT偏置电流源和CTAT偏置电流源分成2路信号，使之分别通过具有PTAT(正比于绝对温度)偏置电流和具有CTAT(互补于绝对温度)偏置电流的2个延迟单元，这两个延迟单元的输出经异或门后得到最终输入到计数器的脉冲信号。本发明在这2路信号的路径中添加了电路结构完全相同的延迟单元以形成对称结构，使脉冲经过这2路延迟单元后，由工艺误差造成的延迟完全相同；而这2路延迟单元的输出脉冲经过异或门后能将这2路延迟单元所产生的延迟完全抵消。
此外，为了满足RFID标签的低功耗要求，本实施例还可采用图4的8位异步计数器替代模数转换器来实现温度模拟采集到数字输出的转换。该8位异步计数器的工作时钟由标签内嵌的振荡器所输出的系统时钟提供，而温度脉冲转换电路输出的脉冲写作为该计数器的使能信号。根据前面的叙述，计数器输出的脉冲宽度与温度值相关，即计数器的触发时间与温度相关，故温度变化时计数器输出结果也会变为不同的值。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种集成在RFID标签中的温度传感器，其特征在于：包括温度脉冲转换电路、计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路，所述计数器、振荡器、RFID标签时钟、数字控制电路和负载调制电路均为温度传感器与其它模块间的共用模块电路，所述其它模块为RFID标签中除温度传感器外的模块，所述RFID标签时钟的输出端依次通过振荡器和计数器进而与数字控制电路的输入端连接，所述温度脉冲转换电路的输出端与计数器的使能端连接，所述数字控制电路的输出端还分别与计数器的复位端、温度脉冲转换电路的温度使能端以及振荡器的使能端连接，所述计数器的输出端还与负载调制电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种集成在RFID标签中的温度传感器，其特征在于：所述温度脉冲转换电路包括双路电流偏置单元和脉冲生成单元，所述双路电流偏置单元的使能端与数字控制电路的输出端连接，所述双路电流偏置单元的输出端通过脉冲生成单元进而与计数器的使能端连接。
3.根据权利要求2所述的一种集成在RFID标签中的温度传感器，其特征在于：所述双路电流偏置单元包括PTAT偏置电流源和CTAT偏置电流源，所述脉冲生成单元包括第一延迟单元、第二延迟单元及异或门，所述PTAT偏置电流源的温度使能端和CTAT偏置电流源的温度使能端均与数字控制电路的输出端连接，所述PTAT偏置电流源的输出端端通过第一延迟单元进而与异或门的第一输入端连接，所述CTAT偏置电流源的输出端通过第二延迟单元进而与异或门的第二输入端连接，所述异或门的输出端与计数器的使能端连接。
4.根据权利要求3所述的一种集成在RFID标签中的温度传感器，其特征在于：所述第一延迟单元和第二延迟单元采用对称的延时电路结构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种集成在RFID标签中的温度传感器，其特征在于：所述计数器采用8位异步计数器。
6.根据权利要求5所述的一种集成在RFID标签中的温度传感器，其特征在于：所述8位异步计数器由与非门和8个D触发器组成，所述与非门的时钟信号端与RFID标签时钟的输出端连接，所述与非门的使能端与振荡器的输出端连接，所述8个D触发器的D信号输入端均与输出端连接；所述8个D触发器中和与非门相邻的D触发器的clk时钟信号端和与非门的输出端连接，且在相邻的两个D触发器中，前一个D触发器的Q输出端与后一个D触发器的clk时钟信号端连接。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107463200A (zh) * 2017-07-31 2017-12-12 苏州大学 一种全cmos片上温度‑频率转换电路
CN109711517A (zh) * 2018-12-13 2019-05-03 湖南岛千岛物联网科技有限责任公司 集成自校准温度传感器的rfid标签
WO2019128445A1 (zh) * 2017-12-28 2019-07-04 华为技术有限公司 一种温度传感器及芯片
US20200386627A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Temperature detection circuit and module

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225614A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 National Semiconductor Corp 線形性補正を具備した周波数比デジタル化温度センサー
CN101118190A (zh) * 2007-06-15 2008-02-06 杨如祥 一种温度测量装置及利用该装置测量温度的方法
US20100124251A1 (en) * 2008-11-18 2010-05-20 Peterson Luverne R Digital output temperature sensor
CN102338669A (zh) * 2010-05-27 2012-02-01 香港科技大学 低电压低功耗cmos温度传感器
CN102445281A (zh) * 2011-11-11 2012-05-09 天津大学 能提高温度传感精度的rfid温度传感装置
CN103837243A (zh) * 2014-03-27 2014-06-04 卓捷创芯科技（深圳）有限公司 时间域集成温度传感器
CN204405208U (zh) * 2015-03-14 2015-06-17 顺德职业技术学院 一种温度传感器
CN205785588U (zh) * 2016-06-17 2016-12-07 广州中大微电子有限公司 一种集成在rfid标签中的温度传感器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225614A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 National Semiconductor Corp 線形性補正を具備した周波数比デジタル化温度センサー
CN101118190A (zh) * 2007-06-15 2008-02-06 杨如祥 一种温度测量装置及利用该装置测量温度的方法
US20100124251A1 (en) * 2008-11-18 2010-05-20 Peterson Luverne R Digital output temperature sensor
CN102338669A (zh) * 2010-05-27 2012-02-01 香港科技大学 低电压低功耗cmos温度传感器
CN102445281A (zh) * 2011-11-11 2012-05-09 天津大学 能提高温度传感精度的rfid温度传感装置
CN103837243A (zh) * 2014-03-27 2014-06-04 卓捷创芯科技（深圳）有限公司 时间域集成温度传感器
CN204405208U (zh) * 2015-03-14 2015-06-17 顺德职业技术学院 一种温度传感器
CN205785588U (zh) * 2016-06-17 2016-12-07 广州中大微电子有限公司 一种集成在rfid标签中的温度传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐拾义: "《 容错计算系统》", 30 June 2010, 武汉大学出版社, pages: 238 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107463200A (zh) * 2017-07-31 2017-12-12 苏州大学 一种全cmos片上温度‑频率转换电路
CN107463200B (zh) * 2017-07-31 2019-01-25 苏州大学 一种全cmos片上温度-频率转换电路
WO2019128445A1 (zh) * 2017-12-28 2019-07-04 华为技术有限公司 一种温度传感器及芯片
CN109974877A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 华为技术有限公司 一种温度传感器及芯片
CN109974877B (zh) * 2017-12-28 2020-10-23 华为技术有限公司 一种温度传感器及芯片
CN109711517A (zh) * 2018-12-13 2019-05-03 湖南岛千岛物联网科技有限责任公司 集成自校准温度传感器的rfid标签
CN109711517B (zh) * 2018-12-13 2022-04-15 湖南岛千岛物联网科技有限责任公司 集成自校准温度传感器的rfid标签
US20200386627A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Temperature detection circuit and module
US11879791B2 (en) * 2019-06-07 2024-01-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Temperature detection circuit and module

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