APCCAS2014, Okinawa, Japan

Vortrag von Jun Tan, Alexander Rolapp, Eckhard Hennig: "A Low-Voltage Low-Power CMOS Time-Domain Temperature Sensor Accurate To Within [–0,1; +0:5] °C From –40 °C To 125 °C"

Die Autoren stellen einen im Forschungsprojekt "GreenSense" erarbeiteten neuen digitalen CMOS-Temperatursensor für Anwendungen in energieautarken integrierten Sensorsystemen vor. Die Sensorschaltung wertet temperaturabhängige Spannungen über Halbleiterübergängen aus und erzeugt daraus ein Pulsweiten-moduliertes Rechtecksignal, dessen Tastverhältnis über einen weiten Bereich mit hoher Genauigkeit proportional zur absoluten Temperatur ist. Das Tastverhältnis wird anschließend mit Hilfe eines digitalen Zählers bestimmt und damit in einen die gemessene Temperatur repräsentierenden digitalen Code überführt. Im Vergleich mit anderen Temperatursensoren ähnlicher Bauart benötigt die hier vorgestellte Schaltung nur einen einzigen Referenzstrom und einen Komparator zur Erzeugung des PWM-Signals. Nach einer Kalibrierung an zwei Temperaturpunkten weist der Sensor eine systematische absolute Genauigkeit zwischen -0.1 °C und +0.5 °C im Temperaturbereich von -40 °C bis 125 °C bzw. +/- 0.1 °C im Bereich von 0°C bis 125 °C auf. Der Sensor wurde in einer 0,35-µm-CMOS-Technologie gefertigt und benötigt zu seinem Betrieb einen Strom von 2,5 µA aus einer 1,4-V Spannungsquelle. Dies entspricht einem elektrischen Leistungsbedarf von nur 3,5 µW.

In "GreenSense" erforscht und entwickelt das Institut unter Mitwirkung des Zentrums für Mikro- und Nanotechnologien und des Fachgebiets Mikromechanische Systeme der Technischen Universität Ilmenau eine modulare Technologieplattform, mit der hochkomplexe, energieautarke, multimodale Smart-Sensor-Netzwerke effizient aufgebaut und betrieben werden können. Diese werden ein breites Anwendungsspektrum eröffnen und insbesondere industrielle Produktions-, Transport- und Betriebsprozesse überwachen und regeln und diese so energieeffizienter und ressourcenschonender machen.

Weitere Informationen zur Konferenz: http://www.apccas2014.org/