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无源远场射频能量收集芯片是将射频信号转换为稳定的直流电压并驱动负载,主要应用于为无源无线传感器网络供电,也可以用在RFID标签中,作为标签的供电源。它具有无导线连接,能量接收距离远,体积小,寿命长,无需维护等优点。该能量收集电路主要包含CMOS RF-DC倍压整流电路,超低功耗基准电压产生电路、能量值自判断电路和低压差(LDO)线性稳压电路。整个芯片与标准CMOS工艺兼容,提高集成度,降低成本,符合传感器网络节点便携化,小型化的发展趋势。论文首先介绍无源远场射频能量收集系统的整体结构和基本原理,并分析各个模块的基本原理和电路结构。然后详细阐述无源能量收集芯片中各个模块的设计,包括各个模块的基本电路实现和版图设计,并进行前后仿真验证。论文中能量收集芯片设计是基于TSMC90nm工艺。经过仿真验证所有功能正常实现,性能指标满足要求。芯片可实现对射频能量的收集,同时输出稳定的直流电压驱动负载。芯片整体能量收集灵敏度优于-24dBm(约4μW),并且输出电压值可根据输入能量大小自动切换为1V或3V,在输入能量值低于设定阈值时为1V,高于设定阈值时为3V。本文设计的：CMOS RF-DC倍压整流电路在负载为1MΩ时,输出电压达到1.4V,整流效率约达49%,当输入能量值为4dBm,负载电阻大于60KΩ时,输出电压可达2.9V以上;超低功耗基准电压产生电路利用工作在亚阈值区的MOS管实现,使其所需电源电压可低于1V,输出基准电压温漂低于220ppm/℃,总电流消耗小于100nA；能量值自判断电路实现了芯片输出电压对输入能量值大小的自适应,同时可以在高能量输入时为LDO电路提供额外的电流；超低功耗LDO电路作为芯片输出级,输出可驱动负载的电压。