Resumen

En este artículo se analiza la estructura del circuito sensor inalámbrico, teniendo en cuenta el equilibrio entre el consumo de energía, la integración, el área, el ruido, etc., y se adopta un circuito sensor inalámbrico de radiofrecuencia con una estructura low-IF. Mediante el análisis y la comparación de la estructura tradicional de disparo por corriente analógica y la estructura de disparo por corriente digital, se selecciona la estructura de disparo por corriente feed-forward, compuesta por un indicador de intensidad de señal recibida (RSSI) y un amplificador de ganancia variable (VGA), que consigue un diseño de bajo consumo, rápido tiempo de estabilización y amplio rango dinámico. El indicador de intensidad de señal recibida adopta la forma de amplificador logarítmico aproximado, estructura de bucle de realimentación doble de cinco etapas, y realiza un menor consumo de energía. Para evitar que el disparador de corriente de carga entre en la zona de saturación de velocidad, se propone una estructura de unidad de ganancia en la que el disparador de corriente superpuesto se conecta al tubo NMOS como carga. Los resultados de las pruebas muestran que el circuito tiene un buen rendimiento de consumo (1 mW) y al mismo tiempo una sensibilidad de 56,8 dB/m. En este trabajo, mediante el análisis del sistema de disparo actual y el análisis y comparación de los amplificadores de ganancia variable existentes, se adopta la estructura de amplificador de ganancia variable compuesta por la unidad de detección inalámbrica plegada y la unidad de control de índice. Con el fin de reducir el consumo de energía del circuito y aumentar la oscilación de salida, se propone una estructura en la que la unidad de sensor inalámbrico plegable de dos etapas comparte la parte controlada de tensión a corriente del circuito. Teniendo en cuenta los requisitos de diseño del sistema, en este artículo se analiza en detalle la arquitectura de todo el nodo de medición de temperatura y los parámetros de diseño del chip, y se completa el diseño de la arquitectura general del chip. Los resultados de la simulación del aumento de temperatura en estado estacionario del campo de calentamiento eléctrico muestran que el circuito ha alcanzado un rango de ajuste dinámico de entrada de más de 60 dB, el consumo máximo de energía es de 1 mW y el error de linealidad es inferior a 0,5 dB. El circuito de control automático de ganancia diseñado se implementa en el proceso CMOS de capa 0,18 de SMIC. Los resultados de la simulación del aumento de temperatura en estado estacionario del campo de calentamiento eléctrico muestran que el circuito tiene un rango de ajuste dinámico de entrada de 56 dB dentro de un error lineal de 1,25 dB, y la constante de tiempo es de 7,55 ms, y el consumo de potencia es de 2,84 mW. Mediante la simulación del aumento de temperatura en estado estacionario y los resultados de las pruebas del campo de calentamiento eléctrico, se verifica que el diseño es correcto y cumple los requisitos del sistema.

• Materias:Biotecnología Minería de datos Redes de sensores Sistema de sensores Tecnología de sensores
• Subjects:Biotechnology Data mining Sensor networks Sensor system Sensor technology
• Palabras claves:campo de calentamiento eléctrico, circuito, rango de ajuste dinámico, indicador de intensidad de señal, aumento de temperatura de estado, circuito sensor inalámbrico, disparador de corriente, consumo de energía, análisis, estructura
• Keywords:electric heating field, circuit, dynamic adjustment range, signal strength indicator, state temperature rise, wireless sensor circuit, current trigger, power consumption, analysis, structure