物联网环境下高性能独立监测系统及智能家居集成平台解析

### 物联网环境下高性能独立监测系统及智能家居集成平台解析 在当今物联网时代，实时监测系统和智能家居自动化成为了备受关注的领域。本文将深入探讨两方面的内容，一是物联网环境下高性能独立监测系统的相关成果，二是基于ZigBee无线传感器网络的智能家居集成平台的设计与实现。 #### 物联网环境下高性能独立监测系统成果 ##### 1. 带隙基准测试结果 - **电压响应**：通过对VDD从0到3.3V的斜坡测试，得到了带隙基准（BGR）的输出响应。当VDD高于2.7V时，振荡响应（绿色曲线）显示出出色的频率稳定性，且完全独立于电源。BGR在VDD为1.39V时开始调节，而振荡器在1.13V时就开始工作。BGR中的晶体管M11和M16负责产生恒定电压斜坡（红色曲线），用于补偿CtoF转换器的充电时间。 - **电源抑制比（PSRR）**：在仅考虑VDD/2的电源值时，100Hz处的PSRR值为 -53dB，10MHz处为 -49dB，表明电路对VDD变化具有出色的抗干扰能力。 - **温度系数**：对于2V和4V的VDD，分别获得了16ppm/°C和21ppm/°C的温度系数，与文献相比表现优异。 - **相位噪声测试**：在载波附近获得 -21.2dBC/Hz的结果，在距载波612KHz处达到最大值 -112.3dBC/Hz，优于以往的工作。 |测试项目|结果| | ---- | ---- | |电压稳定性|VDD>2.7V时频率稳定，BGR 1.39V开始调节，振荡器1.13V工作| |PSRR（100Hz）|-53dB| |PSRR（10MHz）|-49dB| |温度系数（2V VDD）|16ppm/°C| |温度系数（4V VDD）|21ppm/°C| |相位噪声（载波附近）|-21.2dBC/Hz| |相位噪声（距载波612KHz）|-112.3dBC/Hz| ##### 2. 模型比较 与以往的CtoF模型相比，本工作的转换器（BGR & CtoF）在多个方面表现更优。具体如下表所示： |模型|输入电容范围|芯片面积（mm²）|F.o.M（pJ/step）|功耗（μA）|最大相位噪声（dBC/Hz）|VDD摆动补偿（ppm/V）|温度依赖性|PSRR|分辨率（位）| | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | |[6]|0.8 - 82pF|0.51|49|64|N.A.|121|未补偿|N.A.|15| |[3]|2pF - 7.8nF|0.173|217|759（1.8V时267）|-101.9|1270|600ppm/°C|-21dB|12| |本工作|5pF - 100μF|0.142|41|26（1.8V时）|-112.3|98|16ppm/°C|-53dB|32| 本工作在芯片面积上比参考文献[5]减少了九倍，高频FDC（32位高分辨率）的引入带来了显著改进： - 输入电容范围扩展到100μF。 - 功耗提高了10倍。 - 在VDD摆动时，CtoF具有更好的稳定性。 - 拥有最佳的温度系数（16ppm/°C）和最佳的品质因数FOM（41pJ/step）。 - 超低功耗CtoF与32位FDC ICM基转换器有助于将采集等效采样率优化至100Ksps。 ##### 3. 处理板结果测试