適用于無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠場射頻能量收集芯片設(shè)計.pdf

1、無源遠場射頻能量收集芯片是將射頻信號轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓并驅(qū)動負載，主要應(yīng)用于為無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)供電，也可以用在RFID標(biāo)簽中，作為標(biāo)簽的供電源。它具有無導(dǎo)線連接，能量接收距離遠，體積小，壽命長，無需維護等優(yōu)點。該能量收集電路主要包含CMOS RF-DC倍壓整流電路，超低功耗基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、能量值自判斷電路和低壓差(LDO)線性穩(wěn)壓電路。整個芯片與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容，提高集成度，降低成本，符合傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點便攜化，小型化的發(fā)展趨勢

2、。
　　論文首先介紹無源遠場射頻能量收集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和基本原理，并分析各個模塊的基本原理和電路結(jié)構(gòu)。然后詳細闡述無源能量收集芯片中各個模塊的設(shè)計，包括各個模塊的基本電路實現(xiàn)和版圖設(shè)計，并進行前后仿真驗證。
　　論文中能量收集芯片設(shè)計是基于TSMC90nm工藝。經(jīng)過仿真驗證所有功能正常實現(xiàn)，性能指標(biāo)滿足要求。芯片可實現(xiàn)對射頻能量的收集，同時輸出穩(wěn)定的直流電壓驅(qū)動負載。芯片整體能量收集靈敏度優(yōu)于-24dBm（約4μW），并且輸

3、出電壓值可根據(jù)輸入能量大小自動切換為1V或3V，在輸入能量值低于設(shè)定閾值時為1V，高于設(shè)定閾值時為3V。本文設(shè)計的:CMOS RF-DC倍壓整流電路在負載為1MΩ時，輸出電壓達到1.4V，整流效率約達49％，當(dāng)輸入能量值為4dBm，負載電阻大于60KΩ時，輸出電壓可達2.9V以上;超低功耗基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路利用工作在亞閾值區(qū)的MOS管實現(xiàn)，使其所需電源電壓可低于1V，輸出基準(zhǔn)電壓溫漂低于220ppm/℃，總電流消耗小于100nA;能量值自