一种用于特殊环境下无源压力传感器的无接触通讯方法

摘要

一种无源压力传感器的无接触通讯方法，将RFID模块，压力传感器模块，低功耗高精度模数转换器ADC和放大器AMP集成在同一具有SOI结构的互补型金属氧化物半导体CMOS集成电路芯片上，RFID的电源模块产生的电流源为压力传感器模块提供恒定工作电流，实现了压力传感器的无源化，压力信号经放大器和模数转换，按RFID通讯协议将压力传感器数字信号无接触地传输到RFID阅读器READER上，实现了压力传感器和外部接收设备的无接触通讯。

主权项

一种带RFID模块，压力传感器模块，低功耗高精度模数转换器ADC和放大器AMP的组成的无源压力传感器，包括以下步骤：第一步，将芯片外天线与无源压力传感器芯片内射频识别RFID模块的an1端和an2端相连接，将RFID模块的an1端和an2端分别与RFID模块内的整流调制模块，解调模块和时钟模块的a1输入端和输入a2端相连接，将整流调制模块的输出端vi与电源模块的输入端vi相连接，将电源模块的vdd端分别与解调模块，时钟模块，数字模块和存储器模块的vdd端相连接，将解调模块的dm输出端与数字模块的dm输入端相连接，将时钟模块的clk输出端与数字模块的clk输入端相连接，将数字模块的do输出端与存储器模块的di输入端相连接，将数字模块的di输入端与存储器模块的do输出端相连接，将RFID模块的ibias输出端与压力传感器模块的ibias输入端相连接，将RFID模块的vdd端分别与放大器AMP和模数转换ADC的vdd端相连接，将RFID模块的clk输出端与模数转换ADC的clk输入端相连接，将RFID模块的en输出端与模数转换ADC的en输入端相连接，将RFID模块的rdy输入端与模数转换ADC的rdy输出端相连接，将RFID模块的adc输入端与模数转换ADC的adc输出端相连接，将压力传感器模块的ina和inb输出端分别与放大器AMP的ina和inb输入端相连接，将放大器AMP的o输出端与模数转换ADC的in输入端相连接，第二步，射频识别RFID阅读器READER向外发射电磁波，无源压力传感器芯片外的天线接收电磁波并在RFID模块的an1和an2端口之间产生一射频电压信号，其频率与电磁波的频率相同，幅值大小由阅读器和无源压力传感器芯片之间的距离决定，距离越近，幅值越大，第三步，整流调制模块将片外的天线接收到的射频电压信号经过整流和滤波送到电源模块，电源模块产生vdd为射频识别RFID模块内的子模块，AMP和ADC提供工作电压，电源模块产生的ibias电流源为压力传感器模块提供恒定工作电流，不需要外部恒流源供电，实现了压力传感器的无源化，时钟模块产生的clk信号为数字模块和ADC模块提供时钟，第四步，压力传感器模块正常工作后的输出信号ina和inb送到放大器AMP的差分输入端，放大后的压力信号送到模数转换ADC，为了保证测量精度，ADC的精度通常为10到12位，第五步，当射频识别RFID阅读器READER发出指令要读取压力信号后，RFID模块的en信号置高，ADC开始工作，ADC转换完成后，ADC模块的rdy标志信号置高，通知RFID的数字模块12位adc转换数据可供数字模块读取，RFID模块按相应的RFID通讯协议将12位精度的压力传感器数字信号无接触地传输到RFID阅读器READER，实现了压力传感器和外部接收设备的无接触通讯，第六步，无源压力传感器芯片需在已知压力下进行初始化标定，由放大器AMP和模数转换ADC引入的固定误差经过标定后存储在RFID模块内的存储器中，正常工作中压力传感器的测量值需要减去这个固定误差。