現代(dài)信息技(ji)術的三(sān)大基礎(chu)是信息(xī)采集(即(ji)傳感器(qi)技術⭐)、信(xìn)😄息傳輸(shū)(通信技(jì)術)和信(xin)息處理(lǐ)(計算機(jī)技術)。傳(chuán)感✏️器屬(shu)于信息(xi)技術的(de)産品，尤(you)其是溫(wēn)度傳感(gan)器被廣(guǎng)泛用于(yú)工農業(ye)生産、生(shēng)活等領(lǐng)域，數量(liàng)各種傳(chuán)感器。近(jin)百年來(lái)，溫度傳(chuan)感器的(de)發展大(da)緻經曆(lì)了以💃下(xià)三個階(jiē)段；(1)傳統(tǒng)的分立(lì)式溫度(dù)傳感器(qi)(含敏感(gan)元件)；(2)模(mo)拟集成(chéng)☎️溫度傳(chuan)感器／控(kòng)制🥵器；(3)智(zhi)能溫度(dù)傳感器(qi)。目前，溫(wen)度傳感(gan)器正從(cong)模拟式(shì)向數字(zi)式、由集(ji)成化向(xiàng)智能化(hua)、網絡化(hua)的方向(xiàng)發展。

１集(jí)成溫度(dù)傳感器(qi)的産品(pin)分類
1.1模(mó)拟集成(chéng)溫度傳(chuán)感器
集(jí)成傳感(gan)器是采(cai)用矽半(bàn)導體集(jí)成工藝(yì)而制成(cheng)的，因此(cǐ)亦稱💞矽(xī)傳感器(qì)或單片(piàn)集成溫(wen)度傳感(gan)器。模拟(nǐ)集成溫(wēn)度✏️傳感(gǎn)器是🈲在(zai)20世🔞紀80年(nian)代問世(shi)的，它是(shì)将溫度(dù)傳感器(qì)集成在(zai)一個☁️芯(xīn)片上、可(kě)完成💜溫(wēn)度測量(liang)及🌈拟信(xin)号輸出(chū)功能的(de)專用IC。模(mo)拟💞集成(cheng)溫度傳(chuán)感器的(de)主要特(te)點是功(gōng)能單一(yi)(僅測量(liang)溫度)、測(ce)💋溫誤差(cha)小、價格(gé)低、響應(ying)速度快(kuai)、傳輸距(ju)離遠、體(ti)積小、微(wēi)功耗等(děng)，适合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫(wen)，不需要(yao)進行非(fēi)線性校(xiao)準，外圍(wéi)電路簡(jiǎn)單。

1.2模拟(nǐ)集成溫(wen)度控制(zhi)器
模拟(nǐ)集成溫(wen)度控制(zhì)器主要(yao)包括溫(wen)控開關(guān)、可編程(cheng)溫度控(kong)制😘器，典(dian)型産品(pin)有LM56、AD22105和MAX6509。某(mǒu)些增強(qiáng)型集成(chéng)溫度控(kòng)制器(例(li)如TC652/653)中還(hái)包含了(le)A/D轉換器(qi)以及固(gu)化好的(de)程序，這(zhe)與❗智能(néng)溫度傳(chuán)感器有(yǒu)某💃🏻些相(xiang)似之處(chù)。但它自(zi)成系統(tong)，工作時(shi)并不受(shòu)微處理(lǐ)器的控(kong)制，這是(shì)二者⛹🏻‍♀️的(de)主要區(qū)别。

1.3智能(néng)溫度傳(chuán)感器
智(zhì)能溫度(du)傳感器(qì)(亦稱數(shu)字溫度(dù)傳感器(qì))是在20世(shì)紀90年代(dài)🌐中期問(wen)世的。它(tā)是微電(diàn)子技術(shu)、計算機(ji)技術和(hé)自動測(cè)試技術(shù)(ATE)的結晶(jing)。目🙇‍♀️前，已(yǐ)開發出(chū)多種智(zhì)能溫度(dù)傳感器(qi)系列産(chan)品。智💜能(néng)溫度傳(chuán)感器内(nei)部都包(bāo)含🌂溫度(du)傳感器(qi)、A/D轉換器(qì)、信号處(chu)理器、存(cún)儲器(或(huò)寄存器(qi)💁)和接口(kou)電路。有(yǒu)的産品(pǐn)還帶多(duō)路選擇(zé)器、控制(zhì)器(cpu)、随機(ji)存取存(cún)儲器(RAM)和(he)隻讀存(cún)儲器(ROM)。智(zhi)能溫度(du)傳感器(qi)的特點(diǎn)是能輸(shu)出溫度(du)數據及(ji)相關的(de)溫度控(kong)制量，适(shì)配各種(zhong)微控制(zhi)器(MCU)；并😄且(qie)它是在(zài)硬件的(de)基礎上(shang)通過軟(ruan)件來實(shí)現測試(shi)功能的(de)。

2智能溫(wēn)度傳感(gan)器發展(zhǎn)的新趨(qū)勢
進入(ru)21世紀後(hou)，智能溫(wen)度傳感(gǎn)器正朝(chao)着精度(du)佳、多功(gōng)能、總線(xian)标準化(hua)、高可靠(kào)性及安(ān)全性、開(kai)發虛拟(ni)傳感器(qì)和⛱️網絡(luò)傳感器(qì)、研制單(dān)片測溫(wen)系統等(deng)方向迅(xùn)速發展(zhǎn)。

2.1提高測(cè)溫精度(dù)和分辨(bian)力
在20世(shì)紀90年代(dai)中期最(zuì)早推出(chu)的智能(neng)溫度傳(chuán)感器，采(cǎi)用的是(shi)8位A/D轉換(huan)器，其測(cè)溫精度(du)較低，分(fèn)辨力隻(zhī)能達到(dào)1°C。目前，已(yi)相繼💋推(tuī)出多種(zhǒng)精度佳(jiā)、分辨力(lì)的智能(néng)溫❤️度傳(chuán)感器，所(suo)用的是(shì)9~12位A/D轉換(huàn)器，分辨(bian)力一般(ban)可達0.5~0.0625°C。由(yóu)美國DALLAS半(ban)導體公(gōng)司新研(yán)制的DS1624型(xíng)高分辨(bian)力智能(néng)溫度💰傳(chuan)感器，能(néng)輸出13位(wèi)二進制(zhi)數據，其(qí)分辨力(lì)高達0.03125°C，測(cè)溫📧精度(dù)爲±0.2°C。爲了(le)👣提高多(duo)通道智(zhi)能🐇溫度(du)傳感器(qi)的轉換(huàn)速率，也(ye)有的芯(xīn)片采用(yong)高速逐(zhú)次逼近(jin)式A/D轉換(huan)器。以AD7817型(xíng)5通道智(zhi)能溫度(dù)傳❓感器(qi)爲例，它(tā)對本地(di)傳感器(qi)、每一路(lù)遠程傳(chuan)感器的(de)轉換時(shi)間分别(bié)僅爲27us、9us。

2.2增(zeng)加測試(shi)功能
新(xin)型智能(néng)溫度傳(chuan)感器的(de)測試功(gong)能也在(zài)不斷增(zēng)強。例如(rú)，DS1629型單❌線(xiàn)智能溫(wen)度傳感(gǎn)器增加(jiā)了實時(shi)日曆時(shi)☂️鍾（RTC），使🌈其(qí)功能更(geng)💃加完善(shàn)。DS1624還增加(jia)了存儲(chu)功能，利(lì)用芯片(piàn)内部256字(zì)節的E2PROM存(cún)儲器，可(kě)存儲用(yong)戶的短(duan)信息。另(lìng)外，智能(neng)溫度傳(chuan)感器正(zhèng)從單通(tong)道向多(duo)通道的(de)方向發(fā)♌展。

智能(neng)溫度傳(chuán)感器都(dōu)具有多(duo)種工作(zuò)模式可(ke)供選擇(zé)，主要包(bāo)括💯單次(ci)轉換模(mo)式、連續(xu)轉換模(mo)式、待機(ji)模式，有(yǒu)的還增(zēng)💘加了低(di)溫極限(xian)擴展模(mó)式，操作(zuò)簡便。對(dui)某些智(zhì)能💋溫度(dù)傳感器(qì)而言，主(zhǔ)機(外部(bu)微處理(lǐ)器或單(dān)片機)還(hái)可通過(guo)相應的(de)寄存器(qi)來設定(dìng)其A/D轉換(huàn)速率(典(diǎn)型産品(pǐn)爲MAX6654)，分辨(biàn)力及轉(zhuan)換時間(jian)(典型産(chǎn)品爲DS1624)。

能(neng)溫度控(kong)制器是(shi)在智能(néng)溫度傳(chuan)感器的(de)基礎上(shàng)發展而(er)成的。典(diǎn)型産品(pǐn)有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能(neng)溫度控(kòng)制器适(shi)配各種(zhong)微控制(zhì)器，構成(chéng)✔️智能化(hua)溫控系(xì)統；它們(men)還可以(yi)脫離微(wēi)控制器(qi)單獨工(gōng)作，自行(hang)構成一(yi)個溫控(kong)儀。

2.3總線(xian)技術的(de)标準化(hua)與規範(fàn)化
目前(qian)，智能溫(wen)度傳感(gǎn)器的總(zǒng)線技術(shù)也實現(xian)了标準(zhǔn)化、規範(fàn)化，所采(cai)用的總(zǒng)線主要(yào)有單線(xian)(1-Wire)總線、I2C總(zong)線、SMBus總線(xian)和💯spI總線(xian)⭐。溫度傳(chuán)感器作(zuò)爲從機(jī)可通過(guò)專用總(zǒng)線接口(kou)與主機(ji)進行通(tōng)信。

2.4可靠(kào)性及安(ān)全性設(shè)計
傳統(tong)的A/D轉換(huan)器大多(duo)采用積(jī)分式或(huò)逐次比(bi)較式轉(zhuǎn)換技術(shù)，其噪㊙️聲(sheng)容限低(dī)，抑制混(hùn)疊噪聲(shēng)及量化(huà)噪聲的(de)能力比(bǐ)🏃較差。新(xīn)型智能(néng)溫度傳(chuán)感器(例(li)如TMP12/13、LM74、LM83)普遍(bian)采🌈用了(le)高性能(néng)的㊙️Σ－Δ式A／Ｄ轉(zhuǎn)換器，它(ta)能以很(hen)高的采(cǎi)樣速率(lü)🏒和很低(di)的采樣(yang)分辨力(li)将模拟(ni)信号轉(zhuǎn)換成數(shù)字信♈号(hao)，再利用(yong)過采樣(yàng)、噪聲整(zheng)形，來提(ti)高有效(xiao)分辨力(lì)。Σ－Δ式A／D轉換(huàn)器不僅(jin)能濾除(chú)量化噪(zào)聲♈，而且(qiě)對外圍(wéi)元🐇件的(de)精度要(yào)求低；由(yóu)于采用(yòng)了數字(zi)反饋方(fāng)式，因此(cǐ)比較器(qi)的失調(diao)電壓及(ji)零點漂(piao)移都不(bú)會影響(xiang)溫度的(de)轉💯換精(jing)度。這種(zhong)智能溫(wēn)度傳感(gǎn)器兼有(yǒu)抑制串(chuan)模幹擾(rao)🔞能力強(qiang)、分辨力(lì)高、線性(xing)度好、成(cheng)本低等(deng)優點。

爲(wei)了避免(miǎn)在溫控(kong)系統受(shòu)到噪聲(sheng)幹擾時(shí)産生誤(wù)動作，在(zai)AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能(neng)💋溫度傳(chuán)感器的(de)内部，都(dou)設置了(le)一個可(kě)㊙️編程🌐的(de)“故障排(pái)隊(fAultqueue)”計🥵數(shu)器✌️，專用(yong)于設定(dìng)允許被(bei)測溫度(dù)值超過(guo)上、下限(xian)的次💃🏻數(shù)。僅當被(bèi)測溫🔞度(dù)連續超(chāo)過上限(xian)或低于(yú)下限的(de)🌈次數達(dá)到或超(chāo)過所設(she)定的次(cì)🛀🏻數n(n=1~4)時，才(cai)能觸發(fā)中斷端(duan)。若故障(zhàng)次數不(bu)滿足上(shang)述條💘件(jiàn)或故障(zhàng)不是連(lián)續發生(shēng)的，故⛱️障(zhàng)計數器(qi)就複✂️位(wèi)而✏️不會(hui)觸發中(zhong)斷端。這(zhè)意味着(zhe)假定n=3時(shí)，那麽偶(ou)然受到(dao)一次或(huò)兩次噪(zào)聲幹擾(rao)，都不會(huì)影響溫(wēn)控系統(tong)的正🈲常(chang)工作。

LM76型(xíng)智能溫(wēn)度傳感(gǎn)器增加(jia)了溫度(du)窗口比(bi)較器，非(fēi)常适合(he)設計一(yi)個符合(hé)ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進(jin)配置與(yu)電源接(jie)口”)規範(fàn)的溫控(kòng)系統。這(zhe)種系統(tong)具有完(wan)善的過(guò)熱保護(hù)功能，可(ke)用來監(jian)控筆記(ji)本電腦(nǎo)和服務(wu)器中CPU及(ji)主電路(lu)的溫度(du)。微處理(li)器可承(cheng)受的工(gong)作溫度(dù)規定爲(wèi)tH，台式計(jì)算機一(yi)般爲75°C，高(gao)檔筆記(ji)本電腦(nǎo)的專用(yòng)CPU可達100°C。一(yi)旦CPU或主(zhǔ)電路的(de)溫度超(chao)出所設(she)定的上(shàng)、下限時(shí)， INT端立即(ji)使主機(jī)産生中(zhong)斷，再通(tōng)過電源(yuán)控制器(qi)發出信(xin)号，迅速(sù)将主電(dian)源關斷(duan)起到保(bǎo)護作用(yong)。此外，當(dāng)溫度超(chao)過CPU的極(ji)限溫度(du)時，嚴重(zhòng)超溫報(bào)警輸出(chū)端(T_CRIT_A)也能(néng)直接關(guan)斷主電(dian)源，并且(qie)該端還(hai)可通過(guò)獨立的(de)硬件關(guan)斷電路(lu)來切斷(duàn)主電源(yuán)，以防主(zhu)電源控(kong)制失靈(ling)。

爲防止(zhǐ)因人體(tǐ)靜電放(fàng)電(ESD)而損(sun)壞芯片(pian)。一些智(zhì)能溫度(dù)傳感🎯器(qi)還😍增加(jiā)了ESD保護(hu)電路，一(yī)般可承(chéng)受1000~4000V的靜(jing)電放電(dian)㊙️電壓。通(tōng)常‼️是将(jiang)人體等(děng)效于由(you)100PF電容和(he)1.2K歐姆電(dian)阻串聯(lian)而成的(de)電路模(mó)型，當人(ren)體放電(dian)時，TCN75型智(zhi)能溫度(du)傳感器(qi)的串行(háng)接口端(duān)、中斷／比(bi)較器信(xìn)号輸出(chu)端和地(di)址輸入(ru)端均可(ke)承受1000V的(de)靜電放(fang)電電壓(ya)。LM83型智能(néng)溫度傳(chuán)感器則(ze)可承受(shòu)4000V的靜電(diàn)放電電(dian)壓。

新開(kāi)發的智(zhì)能溫度(dù)傳感器(qi)(例如MAX6654、LM83)還(hái)增加了(le)傳感器(qì)故障檢(jian)測功能(néng)，能自動(dòng)檢測外(wai)部晶體(tǐ)管溫度(du)傳感器(qi)(亦稱遠(yuan)程傳感(gǎn)器)的開(kai)路或短(duǎn)路故障(zhang)。MAX6654還具有(yǒu)選⭕擇“寄(jì)生✍️阻抗(kang)抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英(yīng)文縮寫(xie)爲prc)模式(shì)，能⭐抵消(xiao)遠程傳(chuán)⛱️感器引(yin)線阻抗(kang)所引起(qǐ)的測溫(wēn)誤差，即(ji)使引線(xian)阻抗⁉️達(da)到100歐姆(mǔ)，也不會(hui)影響測(cè)量精度(dù)。遠程傳(chuan)感器引(yin)線☂️可采(cǎi)用普通(tong)雙絞線(xian)或者帶(dài)屏蔽層(céng)的雙絞(jiao)線。

2.5虛拟(nǐ)溫度傳(chuán)感器和(hé)網絡溫(wen)度傳感(gan)器
(1)虛拟(ni)傳感器(qi) 利用軟(ruan)件可完(wán)成傳感(gan)器的标(biao)定及校(xiào)準，以實(shí)🚩現性能(neng)指标。最(zuì)近，美國(guo)Ｂ＆Ｋ公司已(yǐ)開發出(chu)一種☔基(jī)于軟件(jian)設置的(de)TEDS型虛拟(ni)傳感器(qì)，其主要(yào)特點是(shì)每🚩隻傳(chuan)感✍️器都(dōu)有☎️産品(pǐn)序列号(hào)并且附(fu)帶一張(zhāng)軟盤，軟(ruǎn)盤上存(cún)儲🐪着對(dui)該傳感(gǎn)器進行(háng)☔标定的(de)有關數(shù)據。使用(yòng)時，傳感(gan)器通過(guo)數據采(cǎi)集器接(jiē)至計算(suàn)機，首先(xian)從計算(suàn)機輸入(rù)該傳感(gǎn)器的産(chan)品序列(lie)号，再從(cóng)軟盤上(shàng)讀出有(yǒu)關💘數據(jù)，然後自(zì)動完成(chéng)對傳感(gan)器的檢(jian)查、傳感(gan)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼器參數(shu)的讀取(qu)、傳感器(qì)設置和(he)記錄工(gong)作。

(2)網絡(luò)溫度傳(chuan)感器
網(wang)絡溫度(du)傳感器(qì)是包含(hán)數字傳(chuán)感器、網(wǎng)絡接口(kou)和處理(lǐ)🈲單元的(de)新一代(dài)智能傳(chuán)感器。數(shù)字傳感(gǎn)器首先(xian)将被測(cè)溫度轉(zhuan)換成數(shù)字量，再(zài)送給微(wēi)控制器(qì)作數據(jù)處理。最(zuì)後将測(ce)量結果(guǒ)傳輸✊給(gěi)網絡，以(yǐ)便實現(xiàn)各傳感(gǎn)器之間(jian)、傳感器(qì)與執行(hang)器之間(jiān)、傳感😍器(qì)與系統(tǒng)之間的(de)數據交(jiao)換及資(zī)源共享(xiǎng)，在更換(huan)傳感器(qi)時無須(xu)進行标(biao)定和校(xiào)準，可做(zuo)到“即插(cha)即用(Plug&PlAy)”，這(zhè)樣就極(ji)大地方(fang)便了用(yòng)戶。

2.6單片(piàn)測溫系(xì)統
單片(pian)系統(System On Chip)是(shi)21世紀一(yi)項高新(xin)科技産(chǎn)品。它是(shi)在芯片(piàn)上集成(cheng)♍一個系(xì)統或子(zǐ)系統，其(qí)集成度(dù)将高達(dá)108~109元件/片(piàn)，這🏃🏻将給(gěi)✉️IC産業🏃🏻及(jí)IC應用帶(dài)來劃時(shí)代的進(jin)步。半導(dao)體工業(ye)協會(SIA)對(duì)單片系(xi)統集成(cheng)所作的(de)預測見(jiàn)表1。

表1單(dan)片系統(tong)集成電(diàn)路的發(fa)展預測(ce)
年 份 2001 2002 2007 2010
最(zui)小線寬(kuān)/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含晶(jīng)體管數(shu)量/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成(chéng)本/(晶體(tǐ)管/毫美(měi)分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片(pian)尺寸/mm2 750 900 1100 1400
電(diàn)源電壓(yā)/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新片I/O數(shu) 2000 2600 3600 4800