[發(fā)明專利]無(wú)線溫度傳感器芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410068436.4
• 申請(qǐng)日: 2014-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103822728A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾德華;胡曉林;王權(quán);陳友武;萬(wàn)順
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都賽康信息技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01K7/00
• 分類號(hào): G01K7/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)線溫度傳感器芯片。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)后，自取能無(wú)線智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。?

傳統(tǒng)的無(wú)線溫度傳感器一般采用電池供電，盡管電池的儲(chǔ)能密度和使用壽命隨著技術(shù)進(jìn)步不斷提高，但仍存在一些無(wú)法克服的供能缺陷，諸如供能壽命有限、需重復(fù)充電、體積與質(zhì)量較大等，并不能完全滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求。隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)數(shù)目越來(lái)越龐大，采用電池供電方式的缺陷愈加彰顯。近年來(lái)，自供能技術(shù)作為一種能從根本上解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供能問(wèn)題的方法被提出，其是一種通過(guò)收集周圍環(huán)境中其他形式的能量并將其轉(zhuǎn)換成電能，為傳感器及其它電子設(shè)備提供安全、穩(wěn)定、高效、理論上無(wú)壽命限制的電能供給技術(shù)。自供能技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)線傳感器可利用周圍環(huán)境中的能量作為自身的能量供給，從而擺脫了對(duì)電網(wǎng)的依賴。因?yàn)槠洫?dú)特的自支持特點(diǎn)，符合傳感器的發(fā)展方向和工業(yè)需要，其發(fā)展前景十分廣闊。?

2005年Michiel?A.?P.?Pertijs等發(fā)表了高精度智能溫度傳感器，其原理是基于三極晶體管產(chǎn)生的PTAT電壓，通過(guò)Σ-Δ式A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)了從-50℃到120℃的3σ誤差僅為±0.5℃的智能溫度傳感器；2006年Faith?Kocer等人實(shí)現(xiàn)了用RF信號(hào)供電的無(wú)線溫度傳感器，無(wú)線發(fā)射頻率為2.3?GHz，待機(jī)功耗5μA，發(fā)射信號(hào)時(shí)功率5mA，但是通信距離較短；2010年Fabio?Zito等發(fā)表了用于生物醫(yī)學(xué)的無(wú)線溫度傳感器，該芯片采用三極晶體管產(chǎn)生PTAT電壓，通過(guò)8bit數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)提供給射頻模塊發(fā)射，該芯片將射頻天線集成在芯片上實(shí)現(xiàn)了芯片的小型化。以上學(xué)術(shù)界的研究已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了測(cè)溫電路、無(wú)線通信電路的集成，但還未實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自取能，并且大多研究并不是針對(duì)于電力傳輸系統(tǒng)，沒(méi)有涉及抗干擾設(shè)計(jì)等方面的研究?jī)?nèi)容。

從國(guó)外企業(yè)產(chǎn)品的調(diào)研情況來(lái)看，國(guó)外公司提供的芯片大多都側(cè)重于將無(wú)線通信功能單獨(dú)用一個(gè)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，如ADI公司的ADF7021、Nordic公司的NRF2401、TI公司的CC1100等。組成無(wú)線溫度傳感系統(tǒng)時(shí)，還需要在系統(tǒng)中集成獨(dú)立的ADC和處理器芯片等，這樣的實(shí)現(xiàn)方式具有較大的通用性和可擴(kuò)展性，但是，這種方式將導(dǎo)致系統(tǒng)的體積、成本較高。另外，國(guó)外公司開(kāi)發(fā)的芯片通常是針對(duì)全球的無(wú)線頻段規(guī)劃，只有極少數(shù)產(chǎn)品能夠覆蓋我國(guó)的470MHz測(cè)量頻段，目前還沒(méi)有一款國(guó)外公司的芯片能夠滿足更高要求的取能、測(cè)溫、AD轉(zhuǎn)換、無(wú)線通信和組網(wǎng)協(xié)議處理。

由于我國(guó)的集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展相對(duì)較晚，在芯片的設(shè)計(jì)能力發(fā)面與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，尤其是在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)的自取能無(wú)線溫度傳感器設(shè)備主要靠購(gòu)買國(guó)外芯片組裝而成，自主設(shè)計(jì)研發(fā)的具有低功耗高性能的自取能無(wú)線溫度傳感專用芯片尚未有詳細(xì)報(bào)道，但在某些領(lǐng)域也取得了一些進(jìn)展，但功能有限，無(wú)法滿足市場(chǎng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)線溫度傳感器芯片，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺乏一種安全可靠、功耗較低的無(wú)線溫度傳感器芯片，不能滿足技術(shù)發(fā)展需求的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

無(wú)線溫度傳感器芯片，包括：

電源管理單元，支持前端自取能裝置電源輸入和外接電源輸入，采用耐高壓的LDMOS管設(shè)計(jì)為L(zhǎng)DO結(jié)構(gòu)；

溫度傳感器單元，檢測(cè)芯片周圍的環(huán)境溫度，并在溫度高于閾值時(shí)產(chǎn)生過(guò)溫保護(hù)信號(hào)；

帶隙基準(zhǔn)單元，在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)向AD轉(zhuǎn)換單元提供穩(wěn)定不變的直流參考電壓，并為芯片中其他單元提供穩(wěn)定的電壓或電流偏置；

ADC單元，將采樣到的信號(hào)與帶隙基準(zhǔn)單元提供的參考信號(hào)逐次進(jìn)行比較，得出每一位數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換；

帶電檢測(cè)單元，判斷待檢測(cè)設(shè)備是否帶電；

射頻收發(fā)單元，進(jìn)行信號(hào)收發(fā)及處理；

所述電源管理單元、溫度傳感器單元、帶隙基準(zhǔn)單元、ADC單元、帶電檢測(cè)單元和射頻收發(fā)單元均集成在一起。

進(jìn)一步地，所述射頻收發(fā)單元包括GFSK射頻發(fā)射機(jī)，對(duì)GFSK射頻發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行接收的GFSK射頻接收機(jī)，以及將GFSK射頻接收機(jī)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理的處理單元。