Un sensor de temperatura CMOS basado en Pipeline-TDC con una resolución FoM de 48 fJ·K
Autores: Cai, Zhikuang; Wang, Ze; Zhang, Wenjing; Wang, Xin; Wang, Zixuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un sensor de temperatura CMOS basado en Pipeline-TDC con una resolución FoM de 48 fJ·K
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sensor de temperatura
Aplicaciones de BIoT
Dominio del tiempo
Convertidor de tiempo a digital
Amplificador de tiempo de ganancia programable
Resolución
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Un sensor de temperatura eficiente en energía es importante para el monitoreo de temperatura en aplicaciones de Internet de las cosas biomédicas (BIoT). Este artículo presenta un sensor de temperatura en dominio de tiempo con un convertidor de tiempo a digital en serie (TDC). Se propone un amplificador de tiempo de ganancia programable (PGTA) con alta linealidad y un amplio rango lineal para mejorar la resolución del sensor y reducir el área del chip. El tiempo de conversión del sensor se reduce gracias al rápido TDC que solo necesita ~26 ns/conversión, lo que significa que el sensor es adecuado para aplicaciones de BIoT que comúnmente utilizan el modo de ciclo de trabajo. Fabricado en una tecnología CMOS estándar de 40 nm, el sensor consume 7.6 A con una alimentación de 0.6 V y logra una resolución de 90 mK y una sensibilidad de 0.62%/ degreesC en un tiempo de conversión de 1.3 s. Esto se traduce en una figura de mérito de resolución de 48 fJ·K. El sensor logra una inexactitud de 0.39 degreesC de -20 degreesC a 80 degreesC después de una calibración de dos puntos. Al utilizar el sensor en modo de ciclo de trabajo se obtiene un consumo de energía promedio aún más bajo: ~18.6 nW a 10 conversiones/s.
Descripción
Un sensor de temperatura eficiente en energía es importante para el monitoreo de temperatura en aplicaciones de Internet de las cosas biomédicas (BIoT). Este artículo presenta un sensor de temperatura en dominio de tiempo con un convertidor de tiempo a digital en serie (TDC). Se propone un amplificador de tiempo de ganancia programable (PGTA) con alta linealidad y un amplio rango lineal para mejorar la resolución del sensor y reducir el área del chip. El tiempo de conversión del sensor se reduce gracias al rápido TDC que solo necesita ~26 ns/conversión, lo que significa que el sensor es adecuado para aplicaciones de BIoT que comúnmente utilizan el modo de ciclo de trabajo. Fabricado en una tecnología CMOS estándar de 40 nm, el sensor consume 7.6 A con una alimentación de 0.6 V y logra una resolución de 90 mK y una sensibilidad de 0.62%/ degreesC en un tiempo de conversión de 1.3 s. Esto se traduce en una figura de mérito de resolución de 48 fJ·K. El sensor logra una inexactitud de 0.39 degreesC de -20 degreesC a 80 degreesC después de una calibración de dos puntos. Al utilizar el sensor en modo de ciclo de trabajo se obtiene un consumo de energía promedio aún más bajo: ~18.6 nW a 10 conversiones/s.