Sensor de temperatura integrado alimentado por RF

Abstract

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013.Com o aumento do interesse na pesquisa em dispositivos eletrônicosinstalados no corpo humano, que se beneficiam de métodos nãoconvencionaisde captação de energia, o estudo e aprimoramento de taismétodos se torna necessário. Um desses métodos é a transferência de energiapor sinais eletromagnéticos de radiofrequência (RF). Tendo isso em vista,este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor de temperaturaCMOS alimentado por RF aplicado na medição de temperatura do corpohumano. O sensor recebe energia via um sinal RF emitido por um dispositivoleitor. Uma vez que o sensor armazenou energia suficiente, eleenvia informação sobre a temperatura medida para o leitor. Para executartal função, os seguintes circuitos foram desenvolvidos: retificador, limitadorde tensão, fonte de referência, seletor de modo de operação, regulador detensão, oscilador e dispositivo de modulação de carga. Foi desenvolvidoum sistema que opera com um sinal RF de entrada com potência maior que-10dBm e frequência 900MHz, utilizando a tecnologia de fabricação IBM130nm. O sistema possui consumo de corrente igual a 8,5µA no modo ativoe 4,9µA no modo standby. Além disso, foi implementado um método decalibração do sensor, projetado para obter erro de medição de temperaturamenor que 0,2oC. Nesta dissertação, o projeto e simulação desses blocos sãodetalhados, bem como o teste de alguns blocos que foram fabricados. Abstract : With the increasing interest in research in biomedical electronic devices,which benefits from non-conventional energy transfer and harvestingmethods, the study and development of such methods becomes necessary.One of those methods is the wireless energy transfer. This work presents thedevelopment of a wirelessly powered CMOS temperature sensor, designedto measure temperatures in the human body temperature range. The sensorreceives energy through an RF signal emmited by a reader device. Once thesensor has enough energy, it sends data about the measured temperature tothe reader. The system was designed to operate with signal levels as low as-10dBm centered at 900MHz. The sensor device is formed by the followingcircuits: rectifier, voltage limiter, reference source, operating mode selector,voltage regulator, oscillator and backscattering device. The system presented8.5µA current comsumption in active mode and 4.9µA in standby mode.The developed sensor contains a calibration method, which was designed toachievemaximumtemperaturemeasurement error of 0.2oC. In this work, thedesign and simulation of these circuits are detailed, as well as the test of someblocks that were fabricated