CMOS温度传感器广泛应用于物联网传感节点,功耗属性是其重要指标.数字滤波器功耗是温度传感器功耗的主要来源之一,限制数字滤波器功耗成为实现温度传感器低功耗的重要方法.基于此,开展了面向CMOS温度传感器的低功耗数字滤波器设计,提出了一种精度自适应的数字滤波器,该滤波器由递归型CIC滤波器和基于移位加法器的FIR滤波器级联而成,可根据实测温度与用户设定阈值温度区间差值自行调节CIC滤波器级数和FIR滤波器阶数.当实测温度在阈值温度区间内时,滤波器中的所有运算单元均参与运算,滤波器处于最高精度;当实测温度在阈值温度区间外时,有选择性的关断滤波器中的运算单元,使滤波器功耗下降.对于不需要重点监测的温度区间,测温精度要求通常并不高,若依旧进行高精度温度监测,将产生许多不必要功耗开销,采用精度自适应的数字滤波器可以有效解决该问题.为了进一步降低温度传感器功耗,根据温度信号变化缓慢的特点,采用单次温度转换结合闲时关断的工作模式,并对该种工作模式下单次温度转换运算进行优化,使FIR滤波器功耗降低5.5％.温度传感器采用180 nm CMOS工艺实现,测试结果表明,当实测温度处于阈值温度区间内时,传感器在-55～115℃温度范围内可以具有0.47℃的精度,在1.8 V供电电压下,传感器数字部分功耗为20.15μW.当实测温度在阈值温度区间外时,相比于实测温度处于阈值温度区间内,传感器数字部分功耗最大可降低11.3％.

数字滤波器;温度传感器;低功耗;CIC滤波器;FIR滤波器

赵毅强;赵鑫宇;何家骥;李尧;王帅鹏;耿俊峰

天津大学微电子学院,天津 300072;天津市成像与感知微电子技术重点实验室,天津 300072;北京智芯微电子科技有限公司,北京 100192

天津大学学报（自然科学与工程技术版）

[1]赵毅强;赵鑫宇;何家骥;李尧;王帅鹏;耿俊峰-.面向CMOS温度传感器的低功耗数字滤波器设计)[J].天津大学学报（自然科学与工程技术版）,2022(11):1212-1218

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