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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 Circuit de démarrage intermittent FD-SOI 0.48 V résistant à la température avec courant de repos de 300 nA pour capteur sans fil sans batterie capable de sources de récupération d'énergie de 1 μA

Minoru SUDO, Fumiyasu UTSUNOMIYA, Ami TANAKA, Takakuni DOUSEKI

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Résumé:

Un circuit de démarrage intermittent (ISC) tolérant les variations de température qui supprime le courant de repos jusqu'à 300 nA à 0.48 V a été développé. L'ISC est un circuit clé pour un capteur sans fil sans pile capable de détecter un courant de génération de 1 μA de sources de récupération d'énergie à partir des intervalles de signaux sans fil. L'ISC se compose d'un détecteur à très basse tension composé d'un MOSFET de type à déplétion et de MOSFET à faible Vth, d'un circuit de pompe de charge amplifié par grille de type Dickson et d'un circuit de commande de commutateur d'alimentation. Le détecteur se compose d'un comparateur de référence de tension et d'un circuit de verrouillage commandé par rétroaction pour une fonction d'hystérésis. Le comparateur de référence de tension, qui possède un étage de source commune avec une charge source à courant constant repliée composée d'un nMOSFET de type à déplétion, permet de réduire la dépendance à la température de la tension de détection, tout en supprimant le courant de repos à 300 nA à 0.48. V. L'ISC fabriqué avec la technologie CMOS silicium sur isolant entièrement appauvri (FD-SOI) supprime également la variation du courant de repos. Pour vérifier l'efficacité du circuit, l'ISC a été fabriqué selon un processus CMOS triple Vth FD-SOI de 0.8 µm. Expérience sur le système fabriqué, l'ISC augmente la tension d'entrée de 0.48 V à 2.4 V tout en supprimant le courant de repos à moins de 300 nA à 0.48 V. Le coefficient de température mesuré de la tension de détection était de ± 50 ppm/°C. La fluctuation du courant de repos était de 250 nA ± 90 nA dans la plage de température de 0°C à 40°C. Un capteur de récupération d'énergie intermittente avec l'ISC a également été fabriqué. Le capteur pourrait détecter un courant de génération de 1 μA au niveau des sources EH avec une précision de ± 15 % dans la plage de température de 0°C à 40°C. Il a également été appliqué avec succès à un système de capteurs de surveillance d’usine sans fil auto-alimenté.

Publication
IEICE TRANSACTIONS on Fundamentals Vol.E104-A No.2 pp.506-515
Date de publication
2021/02/01
Publicisé
ISSN en ligne
1745-1337
DOI
10.1587/transfun.2020GCP0005
Type de manuscrit
Special Section PAPER (Special Section on Analog Circuit Techniques and Related Topics)
Catégories

Auteurs

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

Mots-clés

Table des matières