數(shù)字溫度傳感器規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)介紹

為了實(shí)現(xiàn)最佳性能并確保系統(tǒng)穩(wěn)健性，就必須要進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控測(cè)量。其中一個(gè)必需的典型測(cè)量項(xiàng)目就是環(huán)境溫度。使用簡(jiǎn)單的數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行該測(cè)量將為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供如下保證：組件正常工作，系統(tǒng)處于其性能或校準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，不會(huì)使用戶遇到危險(xiǎn)。

測(cè)量結(jié)束后，通常由系統(tǒng)中的微控制器對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。系統(tǒng)監(jiān)控微控制器可以改變風(fēng)扇速度、關(guān)閉非必要系統(tǒng)進(jìn)程或使系統(tǒng)智能進(jìn)入省電模式。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需全面正確地了解數(shù)字溫度傳感器規(guī)范以設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并就測(cè)量結(jié)果采取最佳措施。另外，全面了解傳感器規(guī)范將確保在選擇數(shù)字溫度傳感器器件時(shí)，可做到權(quán)衡得當(dāng)。

當(dāng)選擇數(shù)字溫度傳感器（也稱作串行輸出溫度傳感器）時(shí)，應(yīng)考慮的主要規(guī)范包括精度、分辨率、功耗、接口和封裝。

圖1 數(shù)字溫度傳感器總體結(jié)構(gòu)圖

精度

數(shù)字溫度傳感器精度表示傳感器讀數(shù)和系統(tǒng)實(shí)際溫度之間的誤差。在產(chǎn)品說(shuō)明書中，精度指標(biāo)和溫度范圍相對(duì)應(yīng)。通常針對(duì)不同溫度范圍，有數(shù)個(gè)最高精度指標(biāo)。對(duì)于-25～+100℃溫度范圍來(lái)說(shuō)，±2℃精度是很常見(jiàn)的。Analog Device公司的ADT75、Maxim公司的DS75、National公司的LM75以及TI的TMP75均具有這種精度節(jié)點(diǎn)。但是，還有更高精度的器件。例如，TI的TMP275在20～100℃溫度范圍內(nèi)的精度為±0.5℃。

圖2 TMP275溫度誤差與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系的典型性能曲線

雖然溫度精度指標(biāo)是非常重要的，然而對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用來(lái)說(shuō)，它并非一定是最為關(guān)鍵的因素。這些應(yīng)用更重視檢測(cè)溫度變化，而不是確定溫度絕對(duì)值。

分辨率

數(shù)字溫度傳感器分辨率是描述傳感器可檢測(cè)溫度變化細(xì)微程度的指標(biāo)。集成于封裝芯片的溫度傳感器本身就是一種模擬傳感器。因此所有數(shù)字溫度傳感器均有一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC分辨率將決定器件的總體分辨率，分辨率越高，可檢測(cè)到的溫度變化就越細(xì)微。

在產(chǎn)品說(shuō)明書中，分辨率是采用位數(shù)和攝氏溫度值來(lái)表示的。當(dāng)采用位數(shù)來(lái)考慮分辨率時(shí)，必須多加注意，因?yàn)樵撝悼赡馨ǚ?hào)位，也可能不包括符號(hào)位。此外，該器件的內(nèi)部電路可能以不同于傳感器總體溫度范圍的值，來(lái)確定內(nèi)部ADC的滿量程范圍。以攝氏度來(lái)表示的分辨率是一種更直接分辨率值，采用該數(shù)值可進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

現(xiàn)有器件的分辨率從1℃到0.03125℃不等。National公司的LM75通常是一種9位溫度傳感器。關(guān)于前一點(diǎn)，LM75的全工作范圍是-55～+125℃。因此您可能希望分辨率是0.352℃。實(shí)際上，該分辨率被規(guī)定為0.5℃。TI的TMP102通常是12位器件，其分辨率為0.0625℃。即使環(huán)境溫度發(fā)生微小變化其也會(huì)提醒微控制器采取相應(yīng)的措施。

功耗

大多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員都非常關(guān)心系統(tǒng)的總功耗，電池供電系統(tǒng)尤為如此。對(duì)于這些應(yīng)用領(lǐng)域使用的數(shù)字溫度傳感器來(lái)說(shuō)，規(guī)定功耗必須在整個(gè)系統(tǒng)功率預(yù)算以下?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的許多數(shù)字溫度傳感器處于工作狀態(tài)時(shí)，僅消耗微安電流。市場(chǎng)上還有一些具有斷電引腳或斷電寄