一种应用在人体传感器网络的低功耗VCO.pdf

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1、2012年第31卷第l2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)91一种应用在人体传感器网络的低功耗VCO管峰，聂泽东，王磊(中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所，广东深圳518055)摘要：人体通信作为人体传感器网络的一种新兴的通信方式，有着突出的优势与巨大的潜力。介绍了应用在人体通信无线收发器的压控振荡器(VCO)的设计与测试。该模块采用了四级双差分结构，采用SMIC0．18m1P6M工艺，核心面积仅为0．02mm2。测试结果显示：在1．8V供电电压下，VCO调谐范围为3O一13

2、0MHz，在80MHz输出频率下，1MHz频偏处相位噪声为-98dBc／Hz，最大功耗仅为1．27mW，较好地满足了采用人体通信作为通信方式的人体传感器网络的要求。关键词：人体传感器网络；人体通信；压控振荡器；相位噪声；延迟单元中图分类号：TN402文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)12-0091-03AlowpowerconsumptionVCOappliedinbodysensornetworkGUANFeng，NIEZe-dong，WANGLei(InstituteofBiomedicalandHealthEngineeri

3、ng，ShenzhenInstituteofAdvancedTechnology，ChineseAcademyofSciences，Shenzhen518055，China)Abstract：Humanbodycommunication，asanewcommunicationmodeofbodysensornetwork，hasshownoutstandingadvantagesandpotentia1．Avoltagecontrolledoscillator(VCO)forhumanbodycommunicationispresented．Them

4、oduleadoptsa4stagefullydifferentialstructureandthetechniqueofSMIC0．18胂1P6Misadopted．Thecoreareaisabout0．02mm．ThemeasurementresultsshowthattheVCOhasanoperatingfrequencyrange30—130MHzat1．8Vsupplyvoltage．At80MHz，thephasenoiseat1MHz~equencyoffsetis-98dBc／Hz．Andthemaximumpowerconsum

5、ptionisonly1．27mW．Itsatisfiestherequirementofbodysensornetworksbasedonhumanbodycommunicationverywel1．Keywords：bodysensornetwork；humanbodycommunication；voltagecontrolledoscillator(VCO)；phasenoise；delaycell0引言块组成锁相环，作为本地振荡器，为系统提供本振信号，以近年来，人体传感器网络得到了长足的发展。该技术实现信号的调制与解调或是作为时钟数据恢复电路

6、的关键实现了对人体健康的实时监测与控制，通过人体上各种传模块，实现对数据时钟的恢复。其各项性能参数，如频率调感器节点，各项生理参数等被实时监测，以达到对各种疾病节范围、相位噪声、功耗等都制约着收发系统。的早预防、早诊断、早治疗等J。而人体通信作为一种新由于人体传感器网络是基于人体自身周遭的网络形兴的通信方式，在传感器网络中展现了其突出的优越性。式，其硬件电路要求具有高集成度、低功耗、高数据率、易于人体通信，顾名思义就是以人体作为通信的媒介，具有低功穿戴等特点。本文针对人体通信的信道传输特性，并结合耗、高速率、高安全性等优点。研究并开发基于此种通信方硬

7、件电路的要求，介绍了一种应用于人体通信的低功耗式的收发器对于推动人体通信和传感器网络等都具有非常VCO，该电路采用了SMIC0．18Ixm1P6M工艺。经流片测重要的意义。试，其调谐范围在3O一130MHz，可以较好地满足人体通信而压控振荡器(VCO)作为收发器芯片中一个非常重收发机的要求(人体通信频率在100MHz以下)。要的模块，其性能的好坏极大地影响着整个系统的运作。1VCO结构在收发器芯片中，VCO有着许多的作用。比如：与其他模目前，在CMOS工艺下，经常使用的2种VCO是LC振收稿日期：2012--05-30基金项目：国家“973计划”资助

8、项目(2010CB732606)；国家自然科学基金资助项目(60932001，61072031)；广东省引进