4.6.1 無源傳感標(biāo)簽的發(fā)展和特點(diǎn)

在一個(gè)超高頻RFID系統(tǒng)中，標(biāo)簽在大多數(shù)情況下處于被動(dòng)狀態(tài)，只有閱讀器對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行盤點(diǎn)才能獲得標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。而傳統(tǒng)的無源RFID標(biāo)簽功能非常簡單，只能提供簡單的ID號(hào)碼。然而RFID無源傳感系統(tǒng)很多時(shí)候需要通過RFID管理和控制一些傳感器設(shè)備，從傳統(tǒng)的RFID標(biāo)簽到具有管理控制能力的無源傳感標(biāo)簽之間有一定的距離。經(jīng)過十幾年的努力，這條路終于走通了，它的發(fā)展有如下幾個(gè)方向：傳統(tǒng)無源超高頻RFID標(biāo)簽、帶有簡單接口功能的標(biāo)簽、內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽、內(nèi)置處理器及數(shù)字接口的標(biāo)簽、內(nèi)置ADC及處理器的標(biāo)簽。

1.帶有簡單接口功能的標(biāo)簽

帶有簡單接口功能的標(biāo)簽在2010~2012年量產(chǎn)問世，如NXP的G2iL+和Impinj的Monza-X系列。其特點(diǎn)是具有簡單接口，但是無法獲取傳感數(shù)據(jù)，且如果開啟IIC等數(shù)字通信接口需要外接電源，無法實(shí)現(xiàn)無源無線傳感。這些標(biāo)簽帶有數(shù)字通信的接口一般只能作為從機(jī)使用，需要外置MCU控制，無法實(shí)現(xiàn)無源無線管理。

從芯片設(shè)計(jì)的角度分析，帶有簡單接口功能的標(biāo)簽只是在傳統(tǒng)的超高頻RFID標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)上做了一些小的改動(dòng)。

（1）IO接口

新增芯片內(nèi)部的輸入輸出端口（IO接口），連接到新的管腳。原有的超高頻RFID標(biāo)簽芯片只有兩個(gè)有效管腳RF+和RF-，新增IO接口后管腳至少擴(kuò)展到4個(gè)，如新增Pout和Pin。

其中Pout的作用是輸出一個(gè)高或低的電平，觸發(fā)或啟動(dòng)外部設(shè)備，可以通過無線通信的方式控制Pout的0/1數(shù)值；Pin的作用是接收外部設(shè)備的電平，判斷是高或低，再通過無線的方式傳輸出去。

4.3.5節(jié)中介紹的鉛封功能，就是在芯片的Pout口輸出高電平1，然后判斷Pin接口的高低電平。如果Pout和Pin是電氣連接的，那么Pin口的電平為高，同理如果兩個(gè)接口之間的連接斷開則Pin口接收到的電平為低，系統(tǒng)可以通過Pin口的電平判斷鉛封的狀態(tài)。

在連接外部設(shè)備的時(shí)候，可以采集1比特的外部設(shè)備狀態(tài)以及提供1比特的外部控制。如Pin口連接一個(gè)外部設(shè)備，閱讀器不斷與該標(biāo)簽通信并不斷獲取外部設(shè)備連接的Pin口參數(shù)，當(dāng)外部設(shè)備啟動(dòng)或完成工作對(duì)Pin口輸出高電平時(shí)，閱讀器可以快速獲得。同理，閱讀器可以通過無線Pout口可以觸發(fā)一個(gè)外部設(shè)備工作或停止。

（2）電源管理

改變原有的電源管理模塊，普通標(biāo)簽芯片的電源管理模塊只為芯片內(nèi)部的各個(gè)部分提供能量，無法為外部設(shè)備供電，也無法使用外部電池供電。新的電源管理模塊在支持原有普通標(biāo)簽芯片的功能外，新增了外部電源輔助功能和輸出電源功能。

其中電池輔助功能可以為芯片提供能量，當(dāng)外接輔助電池且啟動(dòng)該功能時(shí)，芯片的射頻電路、存儲(chǔ)電路、數(shù)字邏輯電路等部分的供電均來自外部電池，可以大幅提高芯片的靈敏度，靈敏度的極限由原來的功率受限（正向受限）變?yōu)殚喿x器靈敏度受限（反向受限）。此時(shí)芯片的讀和寫靈敏度是相同的，由標(biāo)簽芯片的解調(diào)靈敏度決定；而普通標(biāo)簽讀和寫靈敏度有一定的差別，是由于寫操作時(shí)存儲(chǔ)器的功耗遠(yuǎn)大于讀時(shí)的功耗。

具有外部電池輔助功能后，芯片可以提供更大的驅(qū)動(dòng)能力，從而可以支持IIC等功耗較大的數(shù)字電路，同時(shí)可以輸出帶有一定驅(qū)動(dòng)能力的穩(wěn)壓電源，給其他外部設(shè)備供電。新的芯片在沒有外部電池供電時(shí)，也可以提供一個(gè)能量較小的輸出驅(qū)動(dòng)電壓源，其負(fù)載能力較弱，可以在較近距離點(diǎn)亮一個(gè)LED燈，該應(yīng)用也已經(jīng)有不錯(cuò)的擴(kuò)展，如在一批標(biāo)簽中指定一個(gè)或多個(gè)具有特性的標(biāo)簽點(diǎn)亮LED，方便人工尋找。

（3）數(shù)字接口

新增數(shù)字接口，普通的標(biāo)簽芯片只具備無線通信的數(shù)據(jù)交互能力，當(dāng)芯片配合外部設(shè)備工作時(shí)，僅僅通過1比特的通信是不夠的，最簡單的方式是增加數(shù)字接口。

此類芯片常用的數(shù)字接口為IIC；IIC（Inter-IntegratedCircuit）其實(shí)是IIC Bus簡稱，所以中文應(yīng)該叫集成電路總線，它是一種串行通信總線，使用多主從架構(gòu)。IIC串行總線一般有兩根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。所有接到IIC總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時(shí)鐘線SCL接到總線的SCL上。

帶有數(shù)字接口的芯片可以實(shí)現(xiàn)雙通道通信，無線通道與閱讀器通信，數(shù)字有線通道與外接設(shè)備通信。由于標(biāo)簽芯片為了省電一般只支持?jǐn)?shù)字接口的從機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)的通信過程有些復(fù)雜。具體操作為，外部設(shè)備可以通過數(shù)字接口對(duì)芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行讀寫操作，同樣閱讀器可以通過無線通道對(duì)芯片內(nèi)部的同樣存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行操作。當(dāng)外部設(shè)備完成某項(xiàng)工作時(shí)或有其它主動(dòng)要求時(shí)，將數(shù)據(jù)卸載到存儲(chǔ)區(qū)的指定位置，閱讀器周期性的讀取標(biāo)簽，并獲取該區(qū)域的數(shù)據(jù)，從而獲得外部設(shè)備的狀態(tài)或命令；同時(shí)當(dāng)應(yīng)用層需要外部設(shè)備執(zhí)行某項(xiàng)命令時(shí)，可以通過閱讀器在標(biāo)簽的存儲(chǔ)區(qū)的指定位置寫入特定數(shù)據(jù)；外部設(shè)備周期性的通過數(shù)字接口識(shí)別芯片的存儲(chǔ)區(qū)域，獲得應(yīng)用的需求從而執(zhí)行。如此的雙向通信方式，標(biāo)簽芯片作為一個(gè)接口轉(zhuǎn)換器，將原有只具備有線通信的設(shè)備改造為無線通信控制的設(shè)備。

當(dāng)然采用其它的無線技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)有線到無線的通信改造，這里要注意的是只有小型化、超低功耗、低成本且大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要改造時(shí)采用該方案才具有優(yōu)勢。

總的來說，帶有簡單功能接口的標(biāo)簽芯片開發(fā)較為簡單，且都使用傳統(tǒng)技術(shù)，只是原有標(biāo)簽芯片的簡單升級(jí)。從應(yīng)用的角度看，可以實(shí)現(xiàn)一些如鉛封和點(diǎn)燈等簡單創(chuàng)新應(yīng)用，對(duì)于傳感器的集成和應(yīng)用的便利性只是一個(gè)中間狀態(tài)的產(chǎn)品。

2.內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽

內(nèi)置溫度傳感器的超高頻RFID標(biāo)簽芯片這個(gè)概念在2005年就已經(jīng)提出，筆者就讀的香港科技大學(xué)模擬芯片實(shí)驗(yàn)室就是在2005年開始承接當(dāng)?shù)卣奈锪鳒y溫超高頻RFID芯片項(xiàng)目的，然而其大規(guī)模量產(chǎn)要等到10年后的2015年。內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽一直是RFID與傳感器結(jié)合的熱門話題，最初的目標(biāo)市場是冷鏈應(yīng)用。不過至今冷鏈?zhǔn)袌鲋蠷FID的用量都不大，更別提帶有溫度傳感器的RFID標(biāo)簽了。所以內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽市場重心轉(zhuǎn)為工業(yè)領(lǐng)域，尤其是超高溫等無法使用電池供電的無線測溫場景，如電力溫度監(jiān)控等，取得了一定的成功。

測溫是超高頻RFID標(biāo)簽最容易實(shí)現(xiàn)的芯片集成功能；壓力相關(guān)的傳感器一般需要機(jī)械結(jié)構(gòu)的支持（如采用MEMS技術(shù)），濕度相關(guān)的傳感器同樣需要結(jié)構(gòu)電容的參與，一般采用柵狀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，不過在超高頻RFID標(biāo)簽中可以合理利用天線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，其他類型的傳感器則需要更多芯片和結(jié)構(gòu)的支持，很難集成到一顆標(biāo)簽芯片內(nèi)部。同時(shí)溫度傳感器也作為其它傳感器校準(zhǔn)使用的基礎(chǔ)參數(shù)，許多傳感器的精度都需要通過溫度進(jìn)行計(jì)算和校準(zhǔn)，如濕度、壓強(qiáng)等傳感器都需要先采集到溫度數(shù)據(jù)，再進(jìn)行運(yùn)算才可以得到精確的數(shù)值。

內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽芯片與普通的標(biāo)簽芯片在外觀上完全相同，同樣只是兩個(gè)有效管腳RF+和RF-，在封裝工藝上也是相同的，同時(shí)支持wafer級(jí)的倒封裝和SOT/QFN的回流焊封裝以及特種標(biāo)簽的SIP封裝。不同點(diǎn)在于內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽由于應(yīng)用場景不同，使用的工藝不同。如需要使用在電力等高溫環(huán)境中，則不能使用傳統(tǒng)的倒封裝工藝以及PET基材，需要使用陶瓷基材的銀漿標(biāo)簽配合SIP封裝或回流焊工藝。此外，倒封裝工藝熱壓時(shí)，會(huì)改變芯片的一些物理特性，對(duì)溫度的精度有所影響，但對(duì)于冷鏈等精度要求并不高的應(yīng)用勉強(qiáng)可以接受，但對(duì)于精度要求較高的人體、動(dòng)物測溫等，不建議采用倒封裝技術(shù)。

從芯片設(shè)計(jì)的角度分析，內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽芯片主要做了兩點(diǎn)創(chuàng)新，分別是電源管理部分和低功耗的溫度傳感器。

（1）電源管理部分

一般情況下，內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽芯片面積比傳統(tǒng)的標(biāo)簽芯片面積要大很多，這部分增加的面積并不是因?yàn)樾略鰷囟葌鞲衅鞫?，而主要是由電源管理模塊增加的。普通標(biāo)簽芯片的電源管理部分為了節(jié)約面積（面積決定成本），其結(jié)構(gòu)非常簡單。而帶有溫度傳感器的標(biāo)簽芯片需要穩(wěn)定工作在高低溫場景中，尤其是在高達(dá)150℃的高溫環(huán)境中時(shí)，芯片內(nèi)部器件的特性都會(huì)發(fā)生很大的變化。普通的標(biāo)簽芯片由于系統(tǒng)漏電等原因，在超過85℃時(shí)其性能急劇下降，還沒有到達(dá)100℃就無法工作了。與此同時(shí)，內(nèi)置的溫度傳感器需要一個(gè)非常準(zhǔn)確的基準(zhǔn)電壓，這個(gè)電壓要求大范圍溫度段內(nèi)要有較好的一致性。在工業(yè)場景中，系統(tǒng)對(duì)于穩(wěn)定性的要求非常高，需要芯片具有很強(qiáng)的魯棒性。

基于上述原因，整個(gè)芯片的電源管理部分需要完全重新設(shè)計(jì)，并在高溫和常溫的特性上尋找一個(gè)相對(duì)平衡的靈敏度曲線，在穩(wěn)定性，在成本和性能上取折衷點(diǎn)。

（2）內(nèi)置溫度傳感器

溫度傳感器是最常見的傳感器，用芯片實(shí)現(xiàn)溫度傳感器也是通用技術(shù)，不過采用超高頻RFID技術(shù)的內(nèi)置溫度傳感需要實(shí)現(xiàn)低功耗和小尺寸的特點(diǎn)。

最簡單實(shí)現(xiàn)方式是通過兩個(gè)不同特性的震蕩時(shí)鐘計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的溫度。由于半導(dǎo)體工藝中的器件具有隨溫度變化，根據(jù)相應(yīng)的變化曲線，可以構(gòu)造一個(gè)環(huán)形振蕩器A，其振蕩頻率隨溫度變化，再構(gòu)造一個(gè)不隨溫度變化的標(biāo)準(zhǔn)振蕩器B（振蕩器B的頻率遠(yuǎn)高于振蕩器A），用標(biāo)準(zhǔn)振蕩器B采集振蕩器A，可以得到一個(gè)A的周期內(nèi)存在多少個(gè)B的周期，從而通過公式可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的當(dāng)前溫度。

由于半導(dǎo)體在生產(chǎn)過程中存在工藝偏差，需要在芯片測試的時(shí)候進(jìn)行校準(zhǔn)，達(dá)到預(yù)期的溫度精度。不同應(yīng)用的標(biāo)簽芯片需要校準(zhǔn)的溫度范圍和校準(zhǔn)方法略有不同，一般情況下精度要求越高或測溫范圍越大，其校準(zhǔn)難度越大、校準(zhǔn)時(shí)間越長、成本也越高。普通的溫度計(jì)和體溫計(jì)都是需要經(jīng)過校準(zhǔn)的，相比而言，內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽在批量校準(zhǔn)時(shí)具有優(yōu)勢。

內(nèi)置溫度傳感器的精度還跟接收到的閱讀器功率以及自身封裝有關(guān)。當(dāng)閱讀器輸出功率變化或到標(biāo)簽的距離變化時(shí)，標(biāo)簽收到的功率發(fā)生變化，從而影響振蕩器的頻率。如國外某品牌的溫度傳感標(biāo)簽在不同輸入功率下溫度相差7度之多，他們只能通過閱讀器變化輸出功率，多次采集數(shù)據(jù)后算法優(yōu)化的方式獲得改進(jìn)溫度數(shù)據(jù)，即使有所改善，誤差仍然很大。優(yōu)秀的電源管理模塊和消除壓力影響的振蕩器設(shè)計(jì)會(huì)有很大改善，但依然會(huì)產(chǎn)生0.1-0.2度的誤差。

標(biāo)簽的封裝與實(shí)際的測溫有很大的相關(guān)性，這里需要考慮的三個(gè)參數(shù)是自發(fā)熱、熱源傳導(dǎo)特性和散熱性。

• 自發(fā)熱顧名思義是芯片在工作的時(shí)候接收到閱讀器的電磁波轉(zhuǎn)化為電能支持系統(tǒng)工作，與此同時(shí)，多余的能量會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部損耗引起自發(fā)熱。系統(tǒng)所需要的能量是固定的，標(biāo)簽芯片收到的能量越大，多余的能量就越大，自發(fā)熱就越明顯。當(dāng)閱讀器持續(xù)不斷的發(fā)射較大的電磁波給標(biāo)簽供電時(shí)，芯片的自發(fā)熱就會(huì)比較明顯，從而導(dǎo)致測試溫度高于實(shí)際環(huán)境溫度。解決該問題的手段有減小盤點(diǎn)次數(shù)、控制標(biāo)簽輸入功率、標(biāo)簽封裝采用較好的散熱或采用內(nèi)置ADC配合外置溫度傳感器的方案。

• 熱源傳導(dǎo)特性是指需要測溫的熱源需要將熱量傳遞到標(biāo)簽芯片中，這個(gè)熱傳遞過程的效率非常關(guān)鍵。如果熱源傳遞到測溫標(biāo)簽芯片時(shí)的溫度與熱源不相同，或傳遞時(shí)間過長（跟溫性差）都會(huì)影響系統(tǒng)測溫結(jié)果。采用良好的導(dǎo)熱材料和封裝技術(shù)是解決該問題的關(guān)鍵點(diǎn)。

• 散熱性也是測溫標(biāo)簽需要重點(diǎn)關(guān)注的，在許多應(yīng)用中，熱源的溫度與環(huán)境的溫差很大，標(biāo)簽芯片獲得的熱源傳導(dǎo)能量很容易受到環(huán)境溫度的影響。

在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該綜合考慮實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，在自發(fā)熱、熱源傳導(dǎo)特性和散熱性幾個(gè)方面折衷的設(shè)計(jì)方案，有的時(shí)候還需要通過一些公式進(jìn)行優(yōu)化。通過數(shù)據(jù)處理，可以實(shí)現(xiàn)更多功能，如在電力應(yīng)用中當(dāng)前的溫度度數(shù)可能是幾分鐘前的實(shí)際溫度，異常的溫度變化趨勢有時(shí)表現(xiàn)為設(shè)備的異常預(yù)警。

市場中一些特種標(biāo)簽，并不需要測溫，但要求在高溫工作時(shí)依然有一定的性能保證，傳統(tǒng)的標(biāo)簽芯片在高溫時(shí)完全無法工作，也可以采用這種耐高溫高的內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽。內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽應(yīng)用也越來越多，如人體測溫、動(dòng)物測溫等新的應(yīng)用層出不窮，后續(xù)的發(fā)展趨勢圍繞封裝工藝和標(biāo)簽溫度校準(zhǔn)的開發(fā)和創(chuàng)新。

3.內(nèi)置處理器及數(shù)字接口的標(biāo)簽

由于帶有簡單接口功能的標(biāo)簽只能作為從機(jī)使用，無法主動(dòng)地管理外部多種復(fù)雜的傳感器。尤其是一些需要本地運(yùn)算的傳感器，如果把原始數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在標(biāo)簽芯片的存儲(chǔ)區(qū)，再由閱讀器讀取后傳遞給應(yīng)用層運(yùn)算，其芯片的存儲(chǔ)空間需要幾百KB，且傳輸?shù)倪^程也需要很多時(shí)間，因此迫切的需要一種帶有運(yùn)算功能的標(biāo)簽芯片。傳統(tǒng)的有源無線傳感產(chǎn)品，都是通過微控制單元（Micro-Controller Unit，MCU）控制傳感器，并通過有源無線技術(shù)傳輸出去。一些企業(yè)就將這套傳統(tǒng)方案移植到了超高頻RFID標(biāo)簽芯片系統(tǒng)中，將MCU中嵌入標(biāo)簽系統(tǒng)中。

市場上的傳感器集成度越來越高，多數(shù)采用SPI數(shù)字接口與MCU通信。SPI，是英語SerialPeripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應(yīng)用在EEPROM、FLASH、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。SPI是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便。正是出于這種簡單易用的特性，現(xiàn)在越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。因此內(nèi)置處理器及數(shù)字接口的標(biāo)簽芯片采用了SPI接口。由于系統(tǒng)中有時(shí)候需要MCU控制傳感器，有時(shí)候需要被控制，該芯片的SPI接口可以作為主機(jī)也可以作為從機(jī)。由于一些傳感器的功耗比較大，只是依靠標(biāo)簽的供電是不夠的，需要外部的供電，因此該芯片具有外接電源的能力，且需要具備超低功耗電池接口的管理能力。

內(nèi)置處理器及數(shù)字接口的標(biāo)簽的雛形已經(jīng)出來近十年時(shí)間，但市場的拓展并不順利，主要原因是由于其靈敏度較差，無法在較遠(yuǎn)的范圍內(nèi)工作。由于芯片內(nèi)部具有數(shù)字接口，其功耗較高，再加上需要給外部傳感器供電（外部傳感器功耗最大的部分也是數(shù)字通信接口），最終導(dǎo)致標(biāo)簽接收到的能量不夠，只能通過調(diào)整閱讀器與標(biāo)簽之間的距離增加能量強(qiáng)度從而提供更大的電流。當(dāng)使用外部電池供電時(shí)，對(duì)比傳統(tǒng)的無線傳感方案沒有優(yōu)勢，傳統(tǒng)的無線方案可以將信號(hào)傳播到幾百米外的接收機(jī)，而本方案的標(biāo)簽在電池輔助的情況下，工作距離也不超過20米。

即使工作距離很近，對(duì)于一些只能使用無源傳感的應(yīng)用，最終不得不選擇內(nèi)置處理器及數(shù)字接口的標(biāo)簽技術(shù)，尤其是項(xiàng)目中指定為某種SPI接口的傳感器。

4.內(nèi)置ADC及處理器的標(biāo)簽

基于內(nèi)置處理器及數(shù)字接口標(biāo)簽芯片存在功耗大、距離近的問題，國內(nèi)的一家無源無線傳感公司開發(fā)了內(nèi)置ADC及處理器的標(biāo)簽芯片。

在分析內(nèi)置處理器及數(shù)字接口的標(biāo)簽芯片時(shí)發(fā)現(xiàn)影響系統(tǒng)功耗最大的部分是芯片內(nèi)部的SPI數(shù)字接口和傳感器內(nèi)部的數(shù)字接口。一個(gè)帶有數(shù)字接口的傳感器內(nèi)部有以下幾個(gè)部分：模擬傳感器件部分、信號(hào)放大器部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC部分、數(shù)字處理部分。一次傳感器的數(shù)據(jù)采集過程為，閱讀器通過無線命令告知標(biāo)簽芯片啟動(dòng)傳感器采集；標(biāo)簽芯片給傳感器供電并通過SPI接口啟動(dòng)傳感器芯片；模擬傳感器件部分輸出電壓或電流參數(shù)；信號(hào)放大器部分將模擬傳感器輸出的信號(hào)放大；模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC部分將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；數(shù)字處理部分將數(shù)據(jù)處理并通過SPI接口傳給標(biāo)簽芯片。從上述的傳感器數(shù)據(jù)傳輸過程中可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中兩次用到SPI接口，而真正的有效數(shù)據(jù)與SPI接口無關(guān)，但系統(tǒng)需要給標(biāo)簽芯片和傳感芯片的兩個(gè)SPI數(shù)字部分供電（低功耗模式下SPI的功耗為幾個(gè)uA）。如果將兩顆芯片的SPI數(shù)字接口去除，則系統(tǒng)仍然是完整的，只是無法將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綐?biāo)簽芯片中。如圖4-85所示，如果將上述信號(hào)放大器部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC部分、數(shù)字處理部分都放在標(biāo)簽芯片內(nèi)，則既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，又可以實(shí)現(xiàn)低功耗，只是從原來的SPI數(shù)字接口改為現(xiàn)在的模擬接口。

具有內(nèi)置ADC及處理器的標(biāo)簽芯片是2018年左右才出現(xiàn)的全新無源無線產(chǎn)品，具有低功耗、傳感器適配性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在一些數(shù)字傳感器芯片中已經(jīng)集成了溫度傳感器，是為了精度校準(zhǔn)，而采用模擬傳感器件后就需要額外的溫度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，因此標(biāo)簽芯片集成了溫度傳感，當(dāng)然也可以通過模擬接口連接外接的溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度校準(zhǔn)的功能。其可以連接的傳感器種類也非常多，包括溫度傳感器、氣壓傳感器、應(yīng)力/壓力傳感器、亮度傳感器、濕度傳感器等。

具有內(nèi)置ADC及處理器的標(biāo)簽芯片是行業(yè)的創(chuàng)新，主要應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)控制采集環(huán)境中，如重型機(jī)械軸承管理、超高溫（300℃）環(huán)境測測溫、建筑應(yīng)力管理等。

4.6.2 無源傳感芯片詳解

為了方便讀者深入了解無源傳感標(biāo)簽的技術(shù)特點(diǎn)，本節(jié)將對(duì)四款芯片進(jìn)行剖析，深入探究每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式。

1.簡單接口功能的標(biāo)簽Monza X-2K

Monza X-2K是一款支持Gen2協(xié)議的超高頻RFID標(biāo)簽芯片，其內(nèi)部集成2176比特的非易失性存儲(chǔ)單元（NonVolatile Memory，NVM）和IIC數(shù)字通信接口，是一款無線加有線的雙通道大容量的超高頻RFID芯片。

芯片特性：

如圖4-86所示，為MonzaX-2K芯片的應(yīng)用示意圖，該芯片具有如下特點(diǎn)：

• 支持標(biāo)準(zhǔn)的EPCglobal和ISO18000-63協(xié)議，完全支持Gen2V2標(biāo)準(zhǔn)。

• 具有2176比特的NVM用戶區(qū)。

• 支持QT加密功能。

• 支持通過IIC的從機(jī)接口讀寫NVM數(shù)據(jù)。

• 支持IIC控制的射頻通路。

• 支持通過寫命令喚醒芯片。

• 支持單端或者雙端天線工作，單端靈敏度為-17dBm，雙端靈敏度為-19.5dBm。

• 支持輔助電源供電功能。

從上述特性中可以看出，其芯片結(jié)構(gòu)與Monza 4芯片非常相似，如QT功能和3D天線功能，可以認(rèn)為MonzaX-2K是在Monza 4的芯片基礎(chǔ)上開發(fā)的，其無源靈敏度略差于Monza 4芯片是因?yàn)槠湫酒拇鎯?chǔ)空間變大了，存儲(chǔ)空間越大，系統(tǒng)的漏電流越大。Monza X-2K與Monza4芯片的不同點(diǎn)是增加了IIC接口和電源輸入。Monza X-2K只能作為IIC的從機(jī)，MCU可以通過操作MonzaX-2K芯片的存儲(chǔ)區(qū)實(shí)現(xiàn)與讀寫器的通信。不過在使用IIC通信時(shí)需要提供外部供電。當(dāng)沒有外部供電時(shí)，整個(gè)芯片可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)超高頻RFID的所有標(biāo)準(zhǔn)功能。

在沒有電池輔助的無源狀態(tài)下，芯片的讀靈敏度為-17dBm，寫靈敏度為-12dBm，這與普通RFID芯片的讀寫靈敏度差值相符。當(dāng)增加電池輔助功能后，Monza X-2K芯片的讀寫靈敏度（0℃到85℃）都變?yōu)?24dBm，這說明系統(tǒng)的靈敏度由接收電路的解調(diào)極限決定。當(dāng)溫度降到0℃之下時(shí)，靈敏度降到-20dBm，這是由芯片工藝和設(shè)計(jì)決定的。該差異說明該芯片沒有做低溫補(bǔ)償?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)。

Monza X-2K系統(tǒng)需要提供1.6V到3.6V的直流輸入才能驅(qū)動(dòng)IIC接口的工作。在外部電池供電時(shí)，系統(tǒng)的寫操作時(shí)電流為100uA左右，而系統(tǒng)讀操作時(shí)的電流為15uA左右，系統(tǒng)空閑時(shí)的電流也是15uA左右。

芯片空閑時(shí)的漏電流非常大，如果電池一直供電，則系統(tǒng)的耗電問題會(huì)很嚴(yán)重。這也是早期的簡單接口功能標(biāo)簽芯片的通病，由于內(nèi)部不具備低功耗管理機(jī)制，只能使用這種簡單的方式實(shí)現(xiàn)。因此在實(shí)際應(yīng)用中很受限，需要外接的MCU控制給MonzaX-2K供電。

2.內(nèi)置溫度傳感器的標(biāo)簽：浙江悅和科技的LTU32芯片

LTU32是一款符合EPCTMGlobal Class1 Gen2通信協(xié)議的無源無線溫度傳感芯片。芯片利用先進(jìn)的超高頻無線電波能量收集（Energy Harvesting）技術(shù)，通過840MHz-960MHz的RF電磁波獲得能量。芯片內(nèi)置512比特可擦寫非易失性數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元（NVM），供存儲(chǔ)用戶信息等數(shù)據(jù)。射頻芯片通信接口支持EPC Global C1G2 v1.2通信接口，可搭配各型超高頻RFID讀寫設(shè)備搭建無源無線傳感系統(tǒng)。

（1）芯片介紹

如圖4-87所示，為LTU32芯片的模塊框圖，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通標(biāo)簽芯片相似，只是增加了溫度傳感器模塊，由數(shù)字控制模塊管理。

LTU32芯片的技術(shù)特點(diǎn)為：

• 芯片讀取靈敏度為-16dBm，溫度傳感時(shí)的靈敏度為-15.5dBm。

• EPC段存儲(chǔ)空間為96 bits；TID段存儲(chǔ)空間為128 bits，其中80 bits為芯片序列號(hào)。

• 使用全球領(lǐng)先的存儲(chǔ)器IP，25℃環(huán)境中重復(fù)擦寫次數(shù)高達(dá)100,000次，數(shù)據(jù)保存年限達(dá)100年。

• 支持SELSENSE功能，支持批量傳感操作，節(jié)省大量時(shí)間。

• 溫度傳感范圍為-40℃到150℃。

• 溫度傳感精度約為1℃，溫度傳感分辨率為0.01℃。

（2）內(nèi)置傳感器特性

隨著低功耗電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展以及更多應(yīng)用場景的出現(xiàn)，集成在RFID標(biāo)簽上的溫度傳感器不僅需要低功耗，傳感精度和分辨率等指標(biāo)也需要與分立式傳感器相當(dāng)。本傳感器溫度信號(hào)采用了非線性讀取，后端數(shù)字可根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)快速的線性化，方便原始溫度數(shù)據(jù)讀出后與攝氏（華氏）溫度之間的轉(zhuǎn)換。

校準(zhǔn)后（出廠后）關(guān)鍵區(qū)段溫度數(shù)據(jù)精度達(dá)到±1oC，全溫度段誤差曲線如圖4-88所示。具體芯片的溫度誤差曲線與實(shí)際校準(zhǔn)相關(guān)，如只需要體溫段的精度，可以調(diào)整校準(zhǔn)策略，實(shí)現(xiàn)體溫段0.1的精度。在-40℃到150℃的寬范圍內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域都具有較高的溫度精度，如果希望全溫度范圍具有更好的溫度參數(shù)，需要在校準(zhǔn)測試上花費(fèi)更多成本。

（3）極限參數(shù)特性

如表3-9所示為LTU32系列芯片的極限參數(shù)特性表，其中需要注意的是，標(biāo)簽存儲(chǔ)器的壽命與溫度相關(guān)，且溫度越高芯片壽命指數(shù)級(jí)下降。應(yīng)盡量避免標(biāo)簽長時(shí)間處于超高溫的環(huán)境中，如果實(shí)在無法避免高溫存儲(chǔ)環(huán)境，則可以定期的對(duì)存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作，加強(qiáng)存儲(chǔ)電荷的穩(wěn)定性，減小長時(shí)間高溫漏電導(dǎo)致的“0”“1”電平判別錯(cuò)位的問題。

表3-9LTU32系列芯片的極限參數(shù)特性表

另外需要注意的是標(biāo)簽芯片在不同溫度時(shí)的靈敏度也會(huì)發(fā)生變化。普通的標(biāo)簽芯片一般靈敏度在25℃的環(huán)境中最佳，超過25℃后靈敏度會(huì)下降，當(dāng)超過85℃時(shí)靈敏度下降非常厲害甚至無法工作。而LTU32芯片專門針對(duì)該問題做了芯片設(shè)計(jì)優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)極限溫度時(shí)穩(wěn)定工作，只是此時(shí)的靈敏度較25℃有所下降。標(biāo)簽的工作距離與溫度的關(guān)系，如圖4-89所示，在135℃的環(huán)境中，標(biāo)簽依然可以達(dá)到最遠(yuǎn)工作距離的40%。

（4）SELSENSE功能

為了方便LTU32系列芯片的推廣，其所有傳感指令都支持Gen2協(xié)議，只需要對(duì)普通的Gen2閱讀器進(jìn)行簡單命令改造即可實(shí)現(xiàn)所有的測溫命令。如圖4-90所示，為對(duì)一個(gè)LTU32標(biāo)簽的測溫過程，其中將測溫命令Sense融合在寫命令Write中。

此測溫命令將傳感命令融合入Write命令中是因?yàn)镚en2協(xié)議中，寫命令后的數(shù)據(jù)返回間隔最長支持20ms，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)將啟動(dòng)溫度傳感器模塊測溫，最終將測溫結(jié)果通過讀命令返回至閱讀器。

當(dāng)環(huán)境中標(biāo)簽數(shù)量很大時(shí)，如果采用這種對(duì)單個(gè)標(biāo)簽操作的方式效率很低，悅和創(chuàng)造性的發(fā)明了SELSENSE命令，實(shí)現(xiàn)大批量的快速溫度采集。如圖4-91所示為SELSENSE命令，其中SELSENSE命令與SELSENSE命令之間的時(shí)間間隔應(yīng)不小于15ms。SELSENSE命令格式與普通Select命令一致。

當(dāng)使用SELSENSE命令后，場內(nèi)的所有標(biāo)簽全部啟動(dòng)傳感器，所有標(biāo)簽StortedPC的MSB5-bit自動(dòng)變成00110（StortedPC為0x3000或0x3400）。如未使用SELSENSE命令啟動(dòng)傳感器，此時(shí)StortedPC值與存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的一致。當(dāng)使用SELSENSE命令啟動(dòng)傳感器后，傳感數(shù)據(jù)通過ACK命令返回，ACK返回的EPCLSB 32-bit為傳感數(shù)據(jù)。

SELSENSE同時(shí)具有Parallelencoding命令和Fast-ID命令的特點(diǎn)，可以說SELSENSE是一種充分利用Gen2協(xié)議特點(diǎn)改造出來的命令，具有非常高的效率。

在大批量的溫度采集環(huán)境中，使用SELSENSE命令后，采集所有標(biāo)簽溫度參數(shù)所需的時(shí)間長度與盤點(diǎn)所有標(biāo)簽所需的時(shí)間長度是相當(dāng)?shù)摹?/p>

3.內(nèi)置處理器及數(shù)字接口的標(biāo)簽：FarsensROCKY100

為了解決無源外接傳感器和空閑狀態(tài)電池漏電問題（簡單接口標(biāo)簽芯片的痛點(diǎn)），F(xiàn)arsens公司開發(fā)的ROCKY100標(biāo)簽芯片，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在無源狀態(tài)給外接傳感器供電并實(shí)現(xiàn)SPI通信，當(dāng)有電池輔助時(shí)保證電池的長效壽命。

（1）芯片特性

ROCKY100具有許多創(chuàng)新特性，其主要特性如下：

• 支持EPCGen2和ISO18000-6C的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

• 在沒有外接傳感器的情況下，芯片讀取靈敏度為-14Bm。

• 具有參數(shù)可設(shè)置的PSK調(diào)制加深功能。

• 支持1.2V到3.0V的穩(wěn)壓電源輸出。

• 具有輸出電壓VDD監(jiān)控功能。

• 支持電池開關(guān)管理，漏電流500nA。

• 具有5個(gè)可配置的GPIO口。

• 具有主機(jī)的SPI接口，可以控制外圍設(shè)備。

• 外圍設(shè)備可以通過控制SPI從機(jī)模塊從而對(duì)芯片的存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行操作。

• 芯片的工作溫度為-40℃到85℃。

從ROCKY100的特性看，該芯片新增了無源電壓輸出功能、電池低功耗管理功能、SPI主從模式功能。對(duì)于普通的標(biāo)簽芯片有了很大的改變，甚至可以認(rèn)為是一個(gè)低功耗傳感器管理芯片增加了超高頻RFID的通信功能和無源取電功能。ROCKY100的設(shè)計(jì)理念更多的是為傳感器連接而產(chǎn)生，如穩(wěn)壓電源輸出是為外圍的傳感器供電；電池低功耗管理功能是為需要電池輔助的設(shè)備提供更久的壽命，Monza X-2K的漏電流為15uA而ROCKY100僅為0.5uA，電池生命增加30倍；具有SPI主從功能，可以更好的管理外接傳感器。

（2）       框圖說明

如圖4-92所示為ROCKY100芯片框圖，對(duì)比普通超高頻RFID標(biāo)簽芯片，其新增了省電模式核（PSM core）、省電負(fù)載輸出（PSM LOAD）、主/從SPI等模塊。其中VDD、VBAT、VSS、VREGL、GLOAD為電源接口：

• VDD為系統(tǒng)的正電源電壓，可以為芯片內(nèi)部器件及外部網(wǎng)絡(luò)供電，這個(gè)電能是通過接收機(jī)收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化而成，因此其負(fù)載能力與接收到的信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)。

• VSS為系統(tǒng)的負(fù)電源電壓，為整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部器件及外部網(wǎng)絡(luò)供電。

• VBAT為電池輸入口，可以通過電池為系統(tǒng)供電。當(dāng)有電池連接，可以通過芯片內(nèi)部設(shè)置將VBAT接口連接到VDD上，內(nèi)部系統(tǒng)和外部網(wǎng)絡(luò)都可以使用電池供電，增加負(fù)載能力和系統(tǒng)性能。

• VREGL為可配置的線性穩(wěn)壓源輸出接口，直接連接外接負(fù)載（傳感器芯片），這部分能量來自VDD。沒有直接使用VDD的原因是VDD的電壓穩(wěn)定度不夠，且輸出電壓值不可控。

• GLOAD為外接負(fù)載的地，不過并沒有直接連接到VSS，在兩個(gè)接口之間有一個(gè)開關(guān)，這個(gè)開關(guān)的功能是在不啟動(dòng)外接設(shè)備時(shí)，斷開開關(guān)減小漏電。

從框圖的分析中可以看出，ROCKY100芯片針對(duì)電源管理下足了功夫，尤其是低功耗管理和負(fù)載管理部分。無論采用無源模式還是電池輔助模式都最大限度的提高了系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力、靈敏度和壽命。

（3）電氣特性

ROCKY100芯片的讀靈敏度為-14dBm，當(dāng)有1.8V5uA負(fù)載時(shí)，其靈敏度降為-10dBm，當(dāng)有電池輔助時(shí)靈敏度可以達(dá)到-24dBm，在采用增強(qiáng)電池輔助時(shí)，靈敏度可以達(dá)到-35dBm。在使用增強(qiáng)型電池輔助時(shí)，必須啟動(dòng)反向調(diào)制加深工能，否則即使標(biāo)簽芯片可以工作，閱讀器也無法接收到標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)。

具有負(fù)載時(shí)，芯片需要提供更多的能量給負(fù)載供電，因此其靈敏度會(huì)下降。這里可以做一個(gè)簡單的計(jì)算，當(dāng)沒有負(fù)載時(shí)，芯片接收機(jī)收到的信號(hào)強(qiáng)度為40μW（-14dBm），當(dāng)連接負(fù)載后芯片接收機(jī)需要接收到100μW（-10dBm）的能量。一般情況下超高頻RFID系統(tǒng)的射頻能量轉(zhuǎn)換直流能量的轉(zhuǎn)換效率約為25%，輸出的電壓VDD約為3.2V，因此可以提供的額外電流為（100μW-40μW）×25%=15 μW。由于VREGL的LDO需要消耗額外的0.5uA電流，VDD電壓監(jiān)控需要消耗1uA的電流，需要消耗1.5uA×3.2V=4.8μW，1.8V5uA負(fù)載需要的能量為9μW。15μW-4.8μW=10.2μW>9μW，足夠支持負(fù)載工作。

芯片的阻抗參數(shù)在讀取、帶有負(fù)載和電池輔助的情況下會(huì)發(fā)生變化。在相同頻率下，一般芯片的虛部變化不大，實(shí)部與芯片的無源負(fù)載電流大小相關(guān)，無源負(fù)載電流越小，其實(shí)部越小。當(dāng)電池輔助時(shí)，無源負(fù)載最小，其實(shí)部參數(shù)也最小，當(dāng)無源帶有外部負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)的無源負(fù)載最大，其實(shí)部參數(shù)也最大。

標(biāo)簽芯片的供電參數(shù)中最關(guān)鍵的是IBAT，電池輔助時(shí)的漏電是保證芯片壽命的關(guān)鍵參數(shù)。VREGL作為負(fù)載輸出電壓端口，其輸出電壓為1.2V到3.0V之間，輸出的電壓解析度為3mV，誤差為5%，支持的負(fù)載最大電流為5mA（需要電池輔助）。負(fù)載電流大小與系統(tǒng)的靈敏度相關(guān)，負(fù)載電流越大其靈敏度會(huì)越差，當(dāng)芯片接收機(jī)接收到的能量不足以支撐負(fù)載時(shí)，就會(huì)拉低系統(tǒng)端口電壓VDD。如圖4-93所示為輸入信號(hào)強(qiáng)度與不同負(fù)載的曲線圖。

圖4-93輸入信號(hào)強(qiáng)度與不同負(fù)載的曲線圖

一般情況下低功耗SPI接口的傳感器的供電需要保證10uA的電流，對(duì)應(yīng)的負(fù)載為100kΩ，如該傳感器需要3V的供電，則系統(tǒng)的靈敏度只有-4dBm。若系統(tǒng)需要0.1mA的電流3V的電壓，則靈敏度只有9dBm，工作距離只有30cm左右。因此在使用VDD給負(fù)載供電時(shí)一定要充分考慮負(fù)載的電流，盡量采用小電流的傳感器和負(fù)載電路，或采用電池輔助。一般情況下，對(duì)于負(fù)載電流大于100uA的傳感器都建議采用電池輔助功能。

（4）電池輔助模型

如圖4-94所示，為ROCKY100標(biāo)簽系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖，芯片連接一個(gè)微處理器，并具有電池輔助供電。電子標(biāo)簽絕大多數(shù)時(shí)間都是處于休眠狀態(tài)，只有少數(shù)時(shí)間處于工作狀態(tài)。ROCKY100芯片的電池輔助最大的優(yōu)點(diǎn)是省電，在一般狀態(tài)下都處于休眠狀態(tài)，電池的漏電流小于1uA，當(dāng)有電磁波激活標(biāo)簽時(shí)，再啟動(dòng)電池輔助功能，這樣既能完成傳感功能又可以增加電池的壽命。

圖4-94ROCKY100標(biāo)簽系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖

4.內(nèi)置ADC及處理器的標(biāo)簽：浙江悅和科技LAU2

鑒于SPI數(shù)字接口給系統(tǒng)帶來的功耗損失，為了提高靈敏度，悅和科技開發(fā)了內(nèi)置ADC及儀表放大器的無源無線傳感芯片LAU2。其中ADC的精度達(dá)到14bit，儀表放大器的增益可達(dá)160倍。ADC的作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，儀表放大器的作用是將傳感器微弱的模擬信號(hào)放大到合適的幅度適合ADC采樣。

（1）關(guān)鍵參數(shù)

如表3-10所示，為LAU2芯片的關(guān)鍵參數(shù)，該芯片不僅內(nèi)置ADC還內(nèi)置了40℃-150℃寬范圍的溫度傳感器。該芯片支持多種物理量的測量方式，包括支持0-1V的電壓測量，10pF到500nF的電容測量以及200kΩ到500MΩ的電阻測量。在無負(fù)載啟動(dòng)ADC和測溫時(shí)，其芯片靈敏度為-15dBm。

（2）模塊框圖

如圖4-95所示為LAU2芯片的模塊框圖，圖中有多個(gè)傳感器輸入端口，其目的為適應(yīng)不同類型的傳感器，相比SPI的標(biāo)準(zhǔn)接口不同，模擬接口種類較多且連接方式多樣。傳感器的數(shù)據(jù)經(jīng)過儀表放大器（InstrumentationAmplifiers，IA）放大到合適的電壓后，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Analog-to-digitalconverter，ADC）將量化后的傳感數(shù)據(jù)傳到數(shù)字基帶，此時(shí)通過閱讀器的特殊指令可以將此傳感數(shù)據(jù)讀出，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后得到外接傳感器的真實(shí)數(shù)據(jù)。整個(gè)LAU2芯片無需電池輔助，VC2端口可以為外接模擬傳感器網(wǎng)路供電。其中溫度傳感器的實(shí)現(xiàn)方式也發(fā)生了變化，不再是LTU32中的通過振蕩器脈寬計(jì)算溫度，而變?yōu)橐粋€(gè)模擬溫度傳感器加上ADC的方式，其精度和穩(wěn)定度也大幅提升。

圖4-95LAU2芯片的模塊框圖

LAU2支持接入多種不同的模擬傳感器類型，包括二/四線電阻型傳感器（無內(nèi)部放大）、電橋型傳感器、電容型傳感器、電流型傳感器、單端絕對(duì)電壓型傳感器和高壓電壓型傳感器。

（3）電氣特性

如表3-11所示，為LAU2芯片的電氣特性，芯片可以在全溫度段（–40°C to 150°C）提供穩(wěn)定的鉗位電壓VC2，可以為系統(tǒng)的外圍網(wǎng)絡(luò)供電。同時(shí)針對(duì)外圍傳感器可以提供1.5V或1.8V的高精度電源，在全溫度段電壓精度為2%，最大輸出供電電流為1mA。一些傳感器需要高精度基準(zhǔn)電壓源，因此LAU2芯片提供了1.257V的精度為0.5%的高精度基準(zhǔn)參考電壓。針對(duì)一些超高壓的應(yīng)用，LAU2提供了20V的高壓監(jiān)測功能。

表3-11LAU2芯片的電氣特性

（4）模擬接口傳感器對(duì)靈敏度的影響

LAU2芯片內(nèi)部功耗約為5.4μW，遠(yuǎn)低于ROCKY100的功耗。LAU2芯片的整流器效率約為25%。如表3-12所示，為不同功耗外接傳感器時(shí)對(duì)芯片靈敏度的影響。

表3-12LAU2外接傳感器時(shí)的靈敏度

一種傳感器使用模擬接口的功耗要遠(yuǎn)小于采用數(shù)字接口，再加上LAU2內(nèi)部沒有SPI控制等單元，其負(fù)載能力更強(qiáng)，整個(gè)系統(tǒng)的工作距離會(huì)明顯優(yōu)于ROCKY100。不過LAU2的缺點(diǎn)也非常明顯，模擬接口的傳感器集成度很差，開發(fā)難度也大很多，且芯片的接口種類也不統(tǒng)一，尤其一些帶有內(nèi)部運(yùn)算的傳感器無法采用模擬接口實(shí)現(xiàn)，如震動(dòng)頻率采集、瞬時(shí)加速度采集等。不過這是采用無源無線傳感實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離最優(yōu)的手段，相信隨著應(yīng)用的普遍化和技術(shù)的普及，越來越多的應(yīng)用會(huì)采用內(nèi)置ADC的標(biāo)簽。

無源無線傳感的需求一直在那里，現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)的解決方案只有采用超高頻RFID無源技術(shù)，過去市場不成熟，直到近幾年無源傳感的產(chǎn)品和方案才出現(xiàn)，市場的推廣和發(fā)展需要時(shí)間。無源無線傳感的技術(shù)在不斷的發(fā)展過程中，現(xiàn)在只是剛剛開始，相信隨著越來越多的工業(yè)應(yīng)用需求的出現(xiàn)無源無線傳感器的市場會(huì)迎來飛躍的發(fā)展。