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Temperature-Robust 0.48-V FD-SOI Intermittent Startup Circuit with 300-nA Quiescent Current for Batteryless Wireless Sensor Capable of 1-μA Energy Harvesting Sources Circuito de inicialização intermitente FD-SOI de 0.48 V robusto com temperatura com corrente quiescente de 300 nA para sensor sem fio sem bateria capaz de fontes de coleta de energia de 1 μA

Minoru SUDO, Fumiyasu UTSUNOMIYA, Ami TANAKA, Takakuni DOUSEKI

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Resumo:

Foi desenvolvido um circuito de inicialização intermitente (ISC) tolerante à variação de temperatura que suprime a corrente quiescente para 300nA a 0.48V. O ISC é um circuito chave para um sensor sem fio sem bateria que pode detectar uma corrente de geração de 1μA de fontes de coleta de energia a partir dos intervalos dos sinais sem fio. O ISC consiste em um detector de tensão ultrabaixa composto por um MOSFET do tipo de depleção e MOSFETs de baixo Vth, um circuito de bomba de carga reforçado por porta do tipo Dickson e um circuito de controle de chave de energia. O detector consiste em um comparador de referência de tensão e um circuito de trava controlado por feedback para uma função de histerese. O comparador de referência de tensão, que possui um estágio de fonte comum com uma carga de fonte de corrente constante dobrada composta por um nMOSFET do tipo depleção, permite reduzir a dependência da temperatura da tensão de detecção, ao mesmo tempo que suprime a corrente quiescente para 300nA a 0.48 V. O ISC fabricado com tecnologia CMOS de silício sobre isolador totalmente esgotado (FD-SOI) também suprime a variação da corrente quiescente. Para verificar a eficácia do circuito, o ISC foi fabricado em um processo CMOS FD-SOI triplo-Vth de 0.8 μm. Um experimento no sistema fabricado, o ISC aumenta a tensão de entrada de 0.48V para 2.4V enquanto suprime a corrente quiescente para menos de 300nA a 0.48V. O coeficiente de temperatura medido da tensão de detecção foi de ±50ppm/°C. A flutuação da corrente quiescente foi de 250nA ± 90nA na faixa de temperatura de 0°C a 40°C. Também foi fabricado um sensor de captação de energia intermitente com o ISC. O sensor pode detectar uma corrente de geração de 1μA em fontes EH com uma precisão de ±15% na faixa de temperatura de 0°C a 40°C. Também foi aplicado com sucesso a um sistema de sensor de monitoramento de planta sem fio e autoalimentado.

Publicação
IEICE TRANSACTIONS on Fundamentals Vol.E104-A No.2 pp.506-515
Data de publicação
2021/02/01
Publicitada
ISSN online
1745-1337
DOI
10.1587/transfun.2020GCP0005
Tipo de Manuscrito
Special Section PAPER (Special Section on Analog Circuit Techniques and Related Topics)
Categoria

autores

Minoru SUDO
  ABLIC Inc.,Ritsumeikan University
Fumiyasu UTSUNOMIYA
  ABLIC Inc.,Ritsumeikan University
Ami TANAKA
  Ritsumeikan University
Takakuni DOUSEKI
  Ritsumeikan University

Palavra-chave