集成温度传感器
集成温度传感器讲解
I/μA
423 298 218
+150℃ +25℃ -55℃
0
4V
30V U/V
AD590伏安特性曲线
2．温度特性
其温度特性曲线函数是以Tk为变量的n阶多项式之和， 省略非线性项后则有:
Tc——摄氏温度；I 的单I=K位T·为Tcμ＋A。273.2 可见，当温度为0℃时，输出电流为273.2μA。在常
25℃时借助RC将输出电压调整到5V，则RC的值约在 3~30kΩ间，相应的灵敏度为109~110mV/℃。校准后，在
-10~80℃范围内，基本误差不超过±1℃。这种集成
传感器在静止空气中的时间常
12
10 输 出8
RC=100kΩ RC=10kΩ
数为24s，在流动空气中为11s。 电源电压在5~15V间变化，所
引起的测温误差一般不超过
电 压
6
/V 4
±2℃。整个集成电路的电流 值一般为0.4mA，最大不超过
2
RC=1kΩ
0.8mA（RL=∞时）。
0－20 0 20 40 60 80 温度/ºC
AN6701S的输入特性
（二）电流型温度传感器 1．伏安特性
工作电压：4V～30V，I 为一恒流值输出，I∝Tk，即
１、 DS1820的特性 单线接口：仅需一根口线与MCU连接； 无需外围元件； 由总线提供电源； 测温范围为-55℃～125℃，精度为0.5℃； 九位温度读数； A/D变换时间为200ms； 用户可以任意设置温度上、下限报DS1820引脚及功能
一、IC温度传感器的分类
电压型IC温度传感器；电流型IC温度传感器， 数字输出型IC温度传感器。
集成温度传感器
集成温度传感器集成温度传感器具有体积小、线性好、反应灵敏等优点，所以应用十分广泛。
集成温度传感器是把感温元件（常为PN 结）与有关的电子线路集成在很小的硅片上封装而成。
由于PN 结不能耐高温，所以集成温度传感器通常测量150℃以下的温度。
集成温度传感器按输出量不同可分为：电流型、电压型和频率型三大类。
集成温度传感器基本工作原理图1为集成温度传感器原理示意图。
图1 集成温度传感器基本原理图其中V1、V2为差分对管，由恒流源提供的I1、I2分别为V1、V2的集电极电流，则△Ube 为：1—1只要I1/I2为一恒定值，则△Ube 与温度T 为单值线性函数关系。
这就是集成温度传感器的基本工作原理。
)ln(21γII q KTU be=∆电压输出型集成温度传感器图2所示电路为电压输出型温度传感器。
图2电压输出型原理电路图V1、V2为差分对管，调节电阻R1，可使I1=I2，当对管V1、V2的β值大于等于1时，电路输出电压UO 为：由此可得:R1、R2不变则U0与T 成线性关系。
若R1=940Ω，R2=30K Ω，γ=37，则电路输出温度系数为10mV/K 。
电流输出型集成温度传感器 如图3所示:21220R R U R I U be∆==γln 210qKTR R U U be ==∆图3 电流输出型原理电路图对管V1、V2作为恒流源负载，V3、V4作为感温元件，V3、V4发射结面积之比为γ，此时电流源总电流IT 为：当R 、γ为恒定量时,IT 与T 成线性关系。
若R=358Ω，γ=8，则电路输出温度系数为1μA/K 。
集成温度传感器应用举例1.AD590集成温度传感器应用电路γln 2221qRKTR U I I be T =∆==图2-31 简单测温电路集成温度传感器用于热电偶参考端的补偿电路如图2-32所示，AD590应与热电偶参考端处于同一温度下。
图2-32 热电偶参考端补偿电路2.LM334集成温度传感器应用电路LM334是三端电流输出型温度传感器，其输出电流对于环境温度为线性变化。
集成温度传感器
集成温度传感器
1. 电流输出型集成温度传感器AD590
AD590是美国Analog Devices公司生产的电流型集成温 度传感器，其采用TO-52金属圆壳封装结构，其外形、引脚排 列和电路符号如图1-25所示。
集成温度传感器
图1-27 LM35的封装形式
集成温度传感器
（1）使用温度为-55~+150 ℃。
LM35 系列集成温 度传感器的 特性如下：
（2）工作电压为直流4~30 V。 （3）输出阻抗小，1 mA负载时为0.1 Ω。 （4）非线性值仅为±1/4 ℃。
（5）精度为0.5 ℃（在+25 ℃时）。
集成温度传感器
（1）DS18B20的特性。 ①采用单总线专用技术，被测温度用符号扩展的16位数字量串行 输出，无须经过其他变换电路。 ②测温范围为-55~+125 ℃，在-10~+85 ℃，精度为±0.5 ℃。 ③内含64位经过激光修正的ROM。 ④适配各种单片机或系统机。 ⑤用户可分别设定各路温度的上、下限。 ⑥其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。 以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。
集成温度传感器
2. 电压输出型集成温度传感器LM35
LM35是电压输出型集成温度传感器，它具有很高的工作 精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线 性成比例。因而，从使用角度来说，LM35与用开尔文标准的 线性温度传感器相比更有优越之处。LM35无须外部校准或微 调，可以提供±1/4 ℃的常用室温精度。它从电源吸收的电流 很小且几乎不变，所以芯片自身几乎没有散热的问题。LM35 有多种封装形式，包括密封TO-46、塑料TO-92、贴片SO-8 和TO-220等，如图1-27所示。
温度传感器 集成温度传感器 集成温度传感器
的温度。
课程内容
1 . 集成温度传感器概念 2. 集成温度传感器分类 3. 集成温度传感器特性 4. 集成温度传感器工作原理
2. 集成温度传感器分类
模拟集成温度传感器 集成温度传感器 数字集成温度传感器
电压输出型温度传感器 电流输出型温度传感器
逻辑输出型温度传感器
课程内容
1 . 集成温度传感器概念 2. 集成温度传感器分类 3. 集成温度传感器特性 4. 集成温度传感器工作原理
Байду номын сангаас
4. 集成温1度传感器工作原理
右图为集成温度传感器原理示意图。其中
VT1 、VT2为差分对管，由恒流源提供的电
流I1 、I2分别为VT1 、VT2的集电极电流，
则△Ube可用下式表示：
玻尔兹曼常数
绝对温度
Ube
kT q
ln
I1 I2
电子电荷量 1.6021892×10-19库仑
VT1和VT2发射极 面积之比
组成： 在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器件、信号放大电 路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的各个单元，它使传感器 和集成电路融为一体。
1. 集成温度传感器概念
特点： 其具有体积小、线性好、反应灵敏、价格低、抗干扰能力强等优
点，所以应用十分广泛。 由于PN结不能耐高温，所以集成温度传感器通常测量1 50℃以下
集成温度传感器原理示意图
4. 集成温1度传感器工作原理
只要I1/I2为恒定值，则△Ube与温 度T为单值线性函数关系。这就是集 成温度传感器的基本工作原理。
玻尔兹曼常数
绝对温度
Ube
kT q
ln
I1 I2
电子电荷量 1.6021892×10-19库仑
空调温度的检测-集成温度传感器解读
温度传感器典型应用
采用集成温度传感器的数字式温度计
电动机保护器
2线式铂热电阻测温电路
3线式铂热电阻测温电路
4线式铂热电阻测温电路
3线式铂热电阻测温电路
学习是一种获得，学习是一种快乐， 学习是一种提高
谢谢大家
GND：地； VDD：电源电压 I/O：数据输入／输出脚(单线接口，可作寄生供电)
(a) PR—35封装
(b) SOIC封装
DS1820的管脚排列
４ 温度检测系统原理
由于单线数字温度传感器DS1820具有在一条总线上可同 时挂接多片的显著特点，可同时测量多点的温度，而且 DS1820的连接线可以很长，抗干扰能力强，便于远距离测 量，因而得到了广泛应用。
变频空调有多个感温探头，一个安装在空调器室内 蒸发器进风口上，用于检测室内环境温度；一个安装在 室内蒸发器管道上，直接与盘管接触，用于检测制冷系 统蒸发温度；一个安装在室外散热器上，用于检测室外 环境温度；一个安装在室外散热器盘管上，用于检测室 外管道温度；还有一个安装在室外压缩机上，用于检测 压缩机排气管温度。多个感温探头精确检测到的温度送 入控制器处理后，可精确控制空调的运行。
１、 DS1820的特性 单线接口：仅需一根口线与MCU连接；
无需外围元件；
由总线提供电源；
测温范围为-55℃～125℃，精度为0.5℃；
九位温度读数；Βιβλιοθήκη A/D变换时间为200ms；
用户可以任意设置温度上、下限报警值，且能够 识别具体报警传感器。
2、 DS1820引脚及功能
在电脑中,集成温度传感器 用于CPU散热保护电路
13
AD590实际应用电路
2、电压型集成温度传感器
集成温度传感器测温原理
集成温度传感器测温原理
随着科技的发展，温度传感器逐渐成为人们生活中不可缺少的测量工具，其应用范围不断扩大，尤其是在工业控制、农业、医疗等领域得到广泛应用。
其中，集成温度传感器是一种成本低廉、可靠性高、精度高并且易于集成的温度传感器。
集成温度传感器的测温原理是根据热电效应、PN结温度特性和基于阻性、电容性和电阻温度系数等响应温度的特性实现温度的测量。
一般情况下，集成温度传感器主要采用PN结温度特性或者热敏电阻方式实现温度的测量。
对于PN结温度特性的温度传感器，在不同的温度下，PN结两端的电压会随温度变化而变化。
由于这种温度传感器采用的电路非常简单，使得它由于响应快速、即插即用以及价格低廉的特点广泛应用于各个领域。
除了以上两种方式外，集成温度传感器还可以采用热导率方式实现温度的测量。
热导率是介质对热量传递的能力，其值是介质本身的属性。
当热敏体与介质接触时，根据热传递学的原理，介质内部的温度分布也就被测量出来。
这种温度传感器的特点是相对较为稳定和精确，还可采用多级测量或旁路发射方式提高精度。
智能化集成温度传感器原理与应用
智能化集成温度传感器原理与应用
智能化集成温度传感器是一种能够实时测量温度并将数据传输
到其他设备或系统的传感器。
它基于温度传感技术，通过特定的原
理和应用实现温度的检测与监控。
原理方面，智能化集成温度传感器通常采用热敏电阻、热电偶
或半导体温度传感器等技术。
其中，热敏电阻是最常见的一种，它
的电阻值随温度变化而变化。
热电偶则是由两种不同金属材料组成
的电偶，通过温差引起的电动势来测量温度。
半导体温度传感器则
利用半导体材料的电阻与温度之间的关系来测量温度。
应用方面，智能化集成温度传感器广泛应用于各个领域。
在工
业领域，它可以用于监测和控制生产过程中的温度，例如在化工、
冶金、电力等行业中的炉温监测、冷却系统控制等。
在家居领域，
智能化集成温度传感器可以用于室内温度的监测和调节，例如智能
恒温器、智能空调等。
此外，它还可以应用于医疗设备、环境监测、农业温室等领域。
总之，智能化集成温度传感器通过特定的原理和应用实现温度
的检测与监控，广泛应用于工业、家居以及其他领域，为各个行业提供温度数据支持和温控功能。
集成温度传感器
集成温度传感器概述温度传感器是一种广泛应用于各个领域的传感器，可以测量环境中的温度，并将其转化为与温度成比例的电信号。
集成温度传感器是一种特殊的温度传感器，它集成了传感器和相关电路在一个芯片中，具有体积小、功耗低、响应速度快等优势，被广泛应用于物联网、医疗设备、家电等领域。
工作原理集成温度传感器的工作原理主要基于温度对电阻的影响。
常见的集成温度传感器主要有PT100、PT1000、NTC等类型，它们的工作原理略有不同。
PT100/PT1000PT100/PT1000型温度传感器是基于铂电阻温度系数的一种温度传感器。
铂电阻的电阻值受温度的影响较小且稳定性好，因此被广泛用于温度测量。
PT100代表了电阻在0℃时的值为100欧姆，PT1000代表了电阻在0℃时的值为1000欧姆。
这种类型的传感器通过测量电阻值的变化来计算温度。
NTCNTC（Negative Temperature Coefficient）热敏电阻的电阻值随温度的升高而降低。
随着温度的升高，电阻值的变化比较大，因此可以准确测量温度。
NTC的温度传感器常被用于低温和中温的应用中。
优势和应用相比传统的离散式温度传感器，集成温度传感器具有如下优势：1.体积小：集成温度传感器将传感器和相关电路集成在一个小芯片中，因此体积较小，方便安装和布局。
2.功耗低：由于集成了相关电路，在工作时功耗相对较低，适用于电池供电等场景。
3.响应速度快：集成温度传感器响应速度快，可以快速获得温度的变化。
4.精度高：由于被集成在芯片中，传感器和电路之间的匹配更加精确，可以提供更高的测量精度。
集成温度传感器在以下领域得到广泛应用：•物联网：集成温度传感器可以与其他设备进行数据交互，实现智能家居、智能工厂等场景的温度监测和控制。
•医疗设备：温度是医疗设备中重要的监测参数，集成温度传感器可以用于体温计、温控设备等医疗设备中。
•家电：集成温度传感器可以用于电热水壶、空调等家电产品中，实现自动控制和温度调节。
集成温度传感器实验
一、实验目的1、了解各种温度传感器的测温电路2、掌握热电偶的冷端补偿3、掌握热电偶的标定过程4、了解各种温度传感器的性能特点二、实验仪器、材料电脑三、电路与原理分析图3是利用两个AD590测量两点温度差的电路。
在反馈电阻为100kW的情况下，设1#和2# AD590处的温度分别为t1（℃）和t2（℃），则输出电压为（t1－t2）100mV/℃。
图中电位器R2用于调零。
电位器R4用于调整运放LF355的增益。
图3 测量两点温度差的电路由基尔霍夫电流定律：I+I2=I1+I3+I4（1）由运算放大器的特性知：I3=0 （2）（3）调节调零电位器R2使：I4=0 （4）由（1）、（2）、（4）可得：I=I1－I2设：R4=90kW则有：VO = I（R3+R4）= （I1-I2）（R3+R4）=（t1-t2）100mV/℃（5）其中，（t1－t2）为温度差，单位为℃。
由式（5）知，改变（R3+R4）的值可以改变VO的大小。
四、读取步骤读取数显表值，将结果填入下表：由于我们使用的是AD590温度集成模块，里面已经设置有如下关系：273+t=I (t为AD590设定温度)，因此可得测量温度与设定温度对照表如下：五、实验中应注意的事项1、加热器温度不能太高，控制在120℃以下，否则将可能损坏加热器。
2、采用放大电路测量时注意要调零。
3、在测量AD590时，不要将AD590的+、-端接反，因为反向电压输出数值是错误的，而且可能击穿AD590。
六、实验总结从这个实验中使我充分认识了AD590。
学会了如何制作简单的温度计，也意识到了这些电阻由于会随温度而改变可以利用这一点来制作温度开关，通过温度的变化而使开关自动化。
集成温度传感器(ad590)温度特性实验
集成温度传感器(ad590)温度特性实验本实验主要是对集成温度传感器AD590的温度特性进行测试，AD590是一种温度传感器，它采用二极管结构，具有高稳定性、高精度、低漂移，并且温度范围广等优点，在很多具有温度传感要求的应用中有着广泛的应用。
实验器材：1. 集成温度传感器AD5902. 虚地电源±12V3. 电压表4. 华氏度温度计5. 温控混合水槽实验步骤：1. 连接AD590和虚地电源：首先将AD590和虚地电源连接起来，将AD590的引脚分别接到电源的正负电极上，并将AD590与电压表连接，用来显示输出电压的大小。
2. 测量AD590的零点电压当温度为0℃时，AD590的输出电压应该是1.2V左右，因为1.2V是AD590的0℃时的输出电压，此时用华氏度温度计测量温度，将温度计放到一个介质干涸，无温差的环境中，并等待温度计的指示稳定后，用电压表测量AD590的输出电压。
将温控混合水槽中水的温度控制在5℃~60℃之间，每隔5℃记录AD590的输出电压，并用华氏度温度计测量水温，得到AD590输出电压和华氏度温度的对应关系，最终就能得到AD590的灵敏度。
实验结果：1. 温度为0℃时，测得AD590的输出电压为1.23V左右。
2. 测得的结果表明，当温度为5℃的时候，AD590输出电压为1.43V，当温度为60℃的时候，AD590输出电压为5.90V，根据数据计算得到温度与输出电压的关系为：输出电压（V）= 10mV/℃ × (华氏度温度+ 55℉)通过本实验，我们可以得出以下结论：1. AD590温度传感器具有高稳定性和高精度，可以用来测量各种介质的温度。
2. AD590的温度范围广，可用于测量-55℃ ~ 150℃范围内的温度。
4. AD590可靠性高，使用寿命长，对环境的适应性强。
综上所述，集成温度传感器AD590具有广泛的应用前景，在医疗、气象、航空、军工、能源等领域都有着广泛的应用。
【全文】智能集成温度传感器及其应用
智能温度传感器出现于20世纪90年代，属于微电子技术、计算机技术和自动测试技术(AT)的结晶，目前国际上已有多种智能温度传感器系列产品。其内部结构一般包含温度传感器、A/D转换器、信号处理电路、存储器或寄存器及I/O接口，有些甚至集成有中央处理器(CPU)、多路开关、RAM、ROM等。智能温度传感器能输出温度数据及相应的温度控制信号，可与各种微处理器(MCU)适配，在硬件基础上通过软件完成测试功能，其智能化程度取决于软件的开发水平。
(3) 模拟集成温度控制器 模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程控制器，自成系统，工作时不需要微处理器控制，这是它与智能温度传感器之间的主要区别。典型产品有LM56、AD22105、MAX6509等。 (4) 通用智能温度控制器 通用智能温度控制器是智能温度传感器的发展，与各种微控制器适配可构成智能温控系统，甚至自行组成一个温控仪，单独工作。它和智能温度传感器一样，被广泛用于温度测控系统及家用电器中。
1. 智能集成温度传感器产品种类 (1) 模拟集成温度传感器 集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，又称硅传感器，问世于20世纪80年代。它将温度传感器集成在一个芯片上，可实现温度测量并以模拟形式输出信号。其主要特点是功能单一(仅测量温度)、测量误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小，微功ห้องสมุดไป่ตู้。适合于远距离测温、控温，不需要非线性校准，外围电路简单。典型产品有AD590、TMP17、LM315等。
3.4.2 典型智能集成温度传感器及其应用
1. 基于总线的智能温度传感器 智能温度传感器的总线技术已实现了标准化、规范化。目前所采用的总线主要有1-Wire总线(单总线)、I2C总线、SMBus总线和SPI(Serial Peripheral Interface)三总线等，其中I2C总线和SMBus总线都属于二线总线。基于总线的智能传感器作为从机，通过专用总线接口与主机通信。
集成温度特性实验报告
一、实验目的1. 熟悉集成温度传感器的基本原理和结构。
2. 掌握集成温度传感器的特性测试方法。
3. 研究集成温度传感器的线性度、灵敏度、响应时间等关键参数。
4. 分析集成温度传感器在实际应用中的优缺点。
二、实验原理集成温度传感器是一种将温度敏感元件与信号处理电路集成在同一芯片上的温度检测器件。
其基本原理是利用温度敏感元件（如热敏电阻、热电偶等）的温度变化引起电阻值或电动势的变化，通过信号处理电路将温度变化转换为电压或电流信号。
本实验所使用的集成温度传感器为国产AD590型电流型集成温度传感器。
其输出电流与温度呈线性关系，具有测量范围宽、线性度好、抗干扰能力强等优点。
三、实验仪器与设备1. AD590型电流型集成温度传感器2. 温度控制器3. 加热源4. 温度模块5. 数显单元6. 万用表7. 计算机8. 数据采集软件四、实验步骤1. 连接电路：将AD590型电流型集成温度传感器、温度控制器、加热源、温度模块、数显单元等设备按照电路图连接好。
2. 设置参数：打开温度控制器，设置所需测试的温度范围和测试点。
3. 采集数据：启动数据采集软件，记录不同温度下AD590型电流型集成温度传感器的输出电流值。
4. 数据分析：将采集到的数据导入计算机，进行线性度、灵敏度、响应时间等参数的计算和分析。
五、实验结果与分析1. 线性度分析：根据实验数据，绘制AD590型电流型集成温度传感器的输出电流与温度的线性关系图。
从图中可以看出，该传感器的线性度较好，满足实际应用需求。
2. 灵敏度分析：根据实验数据，计算AD590型电流型集成温度传感器的灵敏度。
灵敏度越高，说明传感器对温度变化的响应越敏感。
3. 响应时间分析：根据实验数据，分析AD590型电流型集成温度传感器的响应时间。
响应时间越短，说明传感器对温度变化的响应越快。
4. 实际应用分析：结合实验结果，分析AD590型电流型集成温度传感器在实际应用中的优缺点。
例如，该传感器具有测量范围宽、线性度好、抗干扰能力强等优点，但在高精度测量和恶劣环境下可能存在一定局限性。
实验八_集成温度传感器（AD590）温度特性实验
实验八集成温度传感器(AD590)温度特性实验一、实验目的：了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。
二、基本原理：集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃～＋120℃之间温度测量。
集成温度传感器有电压型和电流型二种。
电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。
因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。
具有很好的线性特性。
本实验采用的是AD590电流型集成温度传感器，其输出电流与绝对温度(T)成正比，它的灵敏度为1μA/K，所以只要串接一只取样电阻Ｒ(1k)即可实现电流1μA到电压1mV的转换组成最基本的绝对温度(T)测量电路(1mV/K)。
AD590工作电源为DC ＋4V～＋30V，它具有良好的互换性和线性。
下图为AD590测温特性实验原理图：集成温度传器AD590测温特性实验原理图绝对温度(T)是国际实用温标也称绝对温标，用符号T表示，单位是K(开尔文)。
开氏温度和摄氏温度的分度值相同，即温度间隔1K等于1℃。
绝对温度T与摄氏温度t的关系是：T=273.16+t≈273＋t ，显然，绝对零点即为摄氏零下273.16℃(t≈－273＋T ℃)。
三、需用器件与单元：主机箱中的电压表、±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源；温度传感器试验箱；集成温度传器AD590；温度传感器实验模板。
四、实验步骤：1、测量室温值t：将主机箱±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源调节到±4V档，将电压表量程切换开关切到2V档。
按上图接线(图中的R对应实验模板上的R2)，集成温度传器AD590放在桌面上，不要用手抓捏AD590测温端。
检查接线无误后合上主机箱电源开关。
记录电压表显示值V i =273.16+t0，得t≈V i-273 。
2、集成温度传感器AD590温度特性实验：保留接线,将集成温度传感器插入温度传感器试验箱的传感器插孔中,按Δt=5℃增加温度值, 在t---100℃范围内进行实验，每个温度点须待温度值动态平衡后读取数据。
第14章 集成式温度传感器
14.1 AD590集成式温度传感器
AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集 成两端感温电流源式温度传感器。
1．基本原理和特性 AD590是利用PN结正向电流与温度的关系制 成的电流输出型两端温度传感器，它在被测 温度一定时相当于一个恒流源。该器件具有 良好的线性和互换性，测量精度高，并具有 供电电源宽的特性。即使电源在4～30V变化， 其电流只是在1μA以下作微小变化。
（1）AD590的主特性参数
工作电压：4～30V； 工作温度：-55℃～+150℃； 正向电压：+44V； 反向电压：-20V； 灵敏度：1µA/K； 精度高：AD590 共有 I、J、K、L、M 5挡，其 中M挡精度最高，在-55℃～+150℃范围内非 线性误差为±0.3℃。
（2）工作原理
在被测温度一定时， AD590相当于一个恒流 源，把它和5～30V的直 流电源相连，并在输出 端串接一个1kΩ的恒值 电阻，那么此电阻上流 过的电流将和被测温度 成正比，此时电阻两端 将会有1mV/K的电压信 号。其基本电路如右图 所示。
根据上式不难看出，要想改变 ，可以在 调整R5后再调整R6，而增大R5 的效果和减小R6 是一样的，其结果都会使 减小，不过，改变 R5对 的影响更为显著，因为它前面的系数较 大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调， 修正R6以实现细调，最终使其在150℃之下使 总电流I达到1μA／K。
2．典型应用
+0℃ -0.5℃ -10.125℃ -25.0625℃ -55℃
（3）两种供电方式 寄生电源供电如图14-8所示。这个电路会在 I/O或VDD引脚处于高电平时“偷”能量。当 有特定的时间和电压需求时（见“单线总线 系统”部分），I/O要提供足够的能量。寄生 电源有两个好处：①进行远距离测温时，无 需本地电源；②可以在没有常规电源的条件 下读ROM。要想使DS18B20能够进行精确的温 度转换，I/O线必须在转换期间保证供电。由 于DS18B20的工作电流达到1mA，所以仅靠 5kΩ上拉电阻提供电源是不行的，当几只 DS18B20挂在同一根I/O线上并同时想进行温 度转换时，这个问题变得更加尖锐。
第06讲集成温度传感器
ln
I1 I S 11
6
现上面式中
代 传
UEB9(UEB11) ——管发射结压降； K —— 波尔兹曼常数；
感 器
q —— 电子电荷量；
与
T —— 绝对温度;
检 测
IS9(IS11) ——管发射结反响饱和电流
技
术
I1
kT qR6
ln
IS9 I S 11
kT qR6
ln 8
IS 9 8IS11
I0
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
21
When negative power supply is used.
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
22
When output polarity is inverted
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
23
三、集成温控开关——AD22105
代 传
是利用晶体管的 b-e 结压降的不饱和值VBE 与热
感 力学温度 T 和通过发射极电流I的下述关系实现对
器 与
温度的检测
检 测 技
▪ 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵 敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应
术 用。
3
现 ▪集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流
代 传
输出两种。
感 器
第六讲 集成温度传感器
AD590 AN6701S AD22105 DS1820
现代传感器与检测技术
目录
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
•电流输出型 AD590 •电压输出型 AN6701S •集成温控开关 AD22105 •数字温度计 DS1820
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现 ▪ 集成温度传感器是一种半导体集成电路，它
集成式温度传感器工作原理
集成式温度传感器工作原理
集成式温度传感器是一种将测温元件和信号处理电路集成在一起的温度测量器件。
其工作原理基于热敏传感器的电阻随温度变化的特性。
集成式温度传感器通常采用热敏电阻作为测温元件，常见的热敏材料包括铂、铜、镍等。
这些热敏材料的电阻值会随温度的变化而变化，一般情况下随温度的升高，电阻值会增加。
集成式温度传感器的电路中会包含一个电阻检测电路，用于测量热敏电阻的电阻值，并将其转换为相应的电压或电流信号。
一般情况下，该电路会采用差动放大器或桥式电路等方式来提高测量的精度和稳定性。
当集成式温度传感器受到温度的变化时，热敏电阻的电阻值会随之变化，通过电阻检测电路测得的电阻值也会相应变化。
根据预先设定的校准参数，将测得的电阻值转换为相应的温度值，并输出给用户或其他设备。
总之，集成式温度传感器通过测量热敏电阻的电阻值来实现温度的测量，利用热敏材料的特性来实现温度的感知和转换。
这种集成方式使得温度传感器具有体积小、精度高、响应快等优点，广泛应用于工业控制、环境监测、家电等领域。
集成温度传感器的分类
认识温度传感器—集成式
(1)DS1820 的主要特性 ① 适应电压范围3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电； ②独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时，仅需要一条口线 即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯； ③DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上， 实现组网多点测温； ④S18B20在使用中，不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集 成在形如一只三极管的集成电路内； ⑤测温范围－55℃～＋125℃，在－10℃～+85℃时精度为±0.5℃； ⑥可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、 0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温； ⑦在9位分辨率时，最多在93.75ms内把温度转换为数字；12位分辨率时， 最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快； ⑧测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线“串行传送给CPU，同 时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力； ⑨负压特性，电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
散热风扇
集成温度IC
CPU散热片
CPU插座
深井长传输线的摄氏温度测量
在实际中，可使用 AD590 进行深井长线传输侧温 ，并能对测温曲线的非线性误差进行校正。
9V +E R1
～
BG1
R2 U2
ห้องสมุดไป่ตู้
I1 Rr
Wr
－
U1
+
A
U0
认识温度传感器—集成式 一、集成温度传感器的基本性能
集成温度传感器也称为温度传感器集成电路 （温度IC），它是利用晶体管PN结的电流与电 压特性与温度的关系，把敏感元件、放大电路和 补偿电路等部分集成化，并把它们装封在同一壳 体里的一种一体化温度检测元件。 集成温度传感器使传感器和集成电路融为 一体，提高了传感器的性能，实现了传感器的 智能化、微型化、多功能化，提高了检测灵敏 度，是实现大规模生产的重要保证。在使用集 成温度传感器时，只需要很少的外围元器件， 即可制成温度检测仪表。集成温度传感器具有 体积小、测温精度高、稳定性好、重复性好、 线性优良、抗干扰能力强等优点，有些集成温 度传感器还具有温度控制功能，因此集成温度 传感器在很多温度测控领域应用十分广泛。
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集成传感器应用
温度传感器典型应用 热电偶炉温控制系统
集成传感器应用
温度传感器典型应用 电动机保护器
集成传感器应用
3线式铂热电阻测温电路
集成传感器应用
配热电阻的温度变送器
集成传感器应用
电冰箱温度超标指示器电路
电冰箱温度超标指示器电路
系统误差不确定度的分析与评定
集成温度传感器系统误差是由组成系统的各 部分引入的,主要包括：
>1 被检温度传感器测量重复性的标准不确定度 u1 分量 标准不确定度u1 是被检传感器输出的电阻值的不重复性 引起的；温场的不均匀性的标准不确定度u2 分量 ；电 测设备引入的标准不确定度u3；标准器本身引入的标准 不确定度分量u4； >2电测设备引入的误差; >3标准器引入的误差； >4检测过程中温场的不均匀性引入的误差等.
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
传感器原理
VT2的发射极设计成条形，VT1用同样条 形并联，可严格控制结的面积，两管面积比 变为简单的条数比，电路输出总电流为：
I0 2 VBE R 2 KT qR ln n
I C1 I C 2 I 0 I C1 I C 2 2 I C 2 VBE RI C 2
集成温度传感器
学号 姓名
集成温度传感器
集成温度传感器 所谓集成传感器：
就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器 件、信号放大电路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的 各个单元，它使传感器和集成电路融为一体。 集成温度传感器按信号输出形式分为：电流型 、 电压型
优点： 集成温度传感器与传统的热电阻、热电偶 温度计相比最大的优点是：线性度好 、灵敏 度高 、输出信号大，且规范化标准化
集成温度传感器
热电偶 热电效应
两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起 构成闭合回路，当两个结点温度不等（T＞T0）有温 差时，回路里会产生热电势，形成电流，这种现象 称为热电效应。 利用这种效应，只要知道一端结点温度，就可以测 出另一端结点的温度。
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
值 0
80º C
TC标准值
100º C
测量误差曲线
N2
N1 V 标准电压
V 输入
N1为固定值，V标是反向积分时所加的标准电压,实际 上N1/V标为一常数，故该公式为N2-V输入 间的线性关 系式。如果由AD590的非线性产生的V 输入 值偏高， 要使N2保持不变，只要减小V标的值，即可使曲线得 到提升；反之，增加V标值，曲线就下降。 在实际电路中，是改变双积分转换器的参考电 压UREF 的值来使测温读数值得到修正的。这种办法 补偿了AD590的非线性误差，提高了测量精度。
绝对温度比例电路由V1、V2两 只互相匹配、性能完全相同的温 敏晶体管构成； 集电极电流分别为I1、I2是由 恒流源（晶体管）提供； 电阻R上的电压Δ Vbe是两个晶 体管发射极和基极之间电压差。
R 集成温度传感器 （PTAT）基本电路原理图
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
测温曲线的非线性误差校正.
在实际测温曲线中,若没有通过校正,曲线如图，0℃～ 100℃温域曲线是上升的，原因是AD590本身的非线性 所致，在–55℃～＋100℃时ΔT是递增的；在100℃～ +150℃的ΔT是递降的，即ΔU0/ΔT=F(≤1)。式中的F为测 温电路的标定因子。 要使整个测温曲线有良好线性关系，就要使F=1，采取 的办法是利用双积分A/D转换 线性特性，对曲线分段校正， T 线性双积分A/D转换的基本公 测 式为： 量
传感器原理
目前集成温度传感器多采用差分对管作为敏感元件， 利用发射极电流密度在恒定比率下工作的晶体管对的， 基极—发射极之间电压VBE的差与温度呈线性关系。
PN结伏安特性方程：Is
I Is e
u / uT
1
—— 反向饱和电流； U —— 外加电压； UT =KT/q — 温度电压当量 t =300k(室温）, UT ≈26mv
u / uT
PN结加正向电压时
u uT , e
? 1, I I s e
u / uT
PN结加反向电压时
u uT , e
u / uT
= 1, I I s
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
传感器原理
（PTAT）绝对温度比例电路 Proportiond to absolute temperature
PN结加正向电压，I I s e
u / uT
，温度电压当量u T =KT/q
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
由方程式可见：
VBE VBE1 VBE 2 K 0T q ln
传感器原理
I C1 IC 2
I C1 / I C 2 J C 1 / J C 2 因为集电极电流比等于集电极电流密度比， 那么只要保证两只晶体管的集电极电流密度比不变， VBE 电阻R上的电压就可以正比于热力学温度T。 电路的核心是使两只管子的集电极电流密度之比 不随温度变化，实际制作时，特意将T1、T2发射结 面积作的不相等，面积比为γ，电阻R上的电压差 VBE 取决与发射结面积比γ。
VBE K 0T q
VT2面积
ln( n)
VT1面积
电路输出总电流与温度系数有关，与电流无关 面积比n大小决定灵敏度大小。
集成温度传感器
热电偶 热电效应
(1)两种导体的接触电势
不同金属自由电子密度不同，当两种金属接触在一起 时，在结点处会产生电子扩散，浓度大的向浓度小的 金属扩散。 浓度高的失去电子显正电，浓度低电势。
晶体管伏安方程式：
VBE VBE1 VBE 2 K 0T q ln
传感器原理
I C1 IC 2
式中：K —— 波尔滋蔓常数； T —— 绝对温度; q —— 电子电荷量； —— V1、V2发射极面积比。
•
VBE 正比于绝对温度 T，只要保证 I / I 恒定， 1 2 就可以使 VBE 与 温度 T 为单值函数。
不同金属自由电子密度不同
误差分析
• （1）仪器误差 这是由于仪器本身的缺陷或 老化所产生的误差。 • （2）安装误差由于测量仪器安装和使用不 正确而产生的误差 • （3）操作误差 这是由于观测者个人感官和 运动器官的反应或习惯不同而产生的误差。 • （4）随机误差由于在测定过程中一系列有 关因素微小的随机波动而形成的具有相互 抵偿性的误差