集成温度传感器讲解
合集下载
第2章_温度测量 - 集成温度传感器-王威立
1．伏安特性
工作电压：4V～30V，I 为一恒流值输出，I∝Tk， 即： I = KT ·TK
KT——标定因子，AD590的标定因子为1μA/K I/μA
423
298 218 0 30V
+150℃ +25℃ -55℃
4V
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: I=KT· Tc＋273.2
3.DS18B20的工作原理
3.DS18B20的工作原理
低温度系数晶体振荡器输出周期
低温度系数晶体振荡器输出周期
3.DS18B20的工作原理
So
2.DS18B20的结构
64bit ROM 和单线接 口 电 源 检 测 存储器控制逻辑 温度灵敏元件 存 储 器 高温触发器 低温触发器 8位CRC触发器
寄生电源
DS18B20内部结构图
提供 电流
89C51
P1.0 P1.1
P1.2 Tx Rx
通过试验发现: +5V 可挂接DS18B20 DS18B20 DS18B20 DS18B20 数十片，距离可 达到50m，而用 …… 一个口时仅能挂 接10片DS18B20， GND VDD 距离仅为20m。 同时，由于读写 P1.1作输出口用，相当于Tx 在操作上是分开 P1.2作输入口用，相当于Rx 的，故不存在信 号竞争问题。
采用寄生电容供电的温度检测系统
光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的， 它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（地址： 28H ）是产品类型 标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，并且 每个 DS18B20 的序列号都不相同，因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码；最后 8 位则是前面 56 位的循 环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一个 DS18B20 的 ROM 数据都各不相同，因此微控制器就可 以通过单总线对多个 DS18B20 进行寻址，从而实现一根 总线上挂接多个 DS18B20 的目的。
集成温度传感器
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
下面以电流输出型集成温度传感器AD590为例介绍其工作原理与 应用，同时简单介绍电压输出型集成温度传感器LM35和智能温度控 制器DS18B20的应用。
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。
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。
集成温度传感器 (2)
测 技
▪图中电位器 R2 用于调零。
术
由基尔霍夫电流定律：A点的电流
I I2 I1 I3 I4
可编辑ppt
16
现 由运算放大器的特性知 I 3 0
代
传
VA 0
感
器 与
调节调零电位器使
I4 0
检
测 则有
技
术
V 0 1 0 0 I ( t1 t2 ) 1 0 0 m V /o C
其中，(t1 - t2)为温度差，单位为℃。
可编辑ppt
22
When output polarity is inverted
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
可编辑ppt
23
三、集成温控开关——AD22105
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
Low Voltage, Resistor Programmable Thermostatic Switch
可编辑ppt
24
Typical Application Circuit
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
可编辑ppt
25
Setpoint Resistor Values
现
80
代
70
传
感
60
kTln8 qR6
IS9 8IS11
I0
3I1
3kT qR6
ln8
I0
3k ln 8 qR6
T
可编辑ppt
7
AD590电路原理图
现
代 传 感
I0
3kln8 q(R6 2R5)
T
器
与
检
测
技
术
可编辑ppt
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
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。
传感器原理与检测技术第8章 集成温度传感器
3、试分别用LM3911，AD590集成温度传感器设计 一个直接显示摄氏温度-50～50℃的数字温度计。 若被测温度点距离测温仪500cm。应用何种温度 传感器？为什么？
1〉电压输出型
U out
I2
R2
U BE R1
R2
R2 kT ln
R1 q
电压输出感温部分基本电路
2〉电流输出型
IT
2I1
2U BE R
2kT qR
ln
CT
dIT dT
2k ln
qR
1 A / K
第三节 常用集成温度传感器
集成温度传感器与热敏电阻等温度传感器相比，它 具有良好的线性度和一致性。
电压型
使用温度范围 －40～125℃
温度系数 10mV/℃
μPC616CSL616C
LX5600 LX5700 LM3911 LM134LS134M SL334 AD590LS590 AN6701S
电压型
电压型 电压型 电压型 电流型 电流型 电流型 电压型
－25～85℃
－55～85℃ －55～85℃ －25～85℃ －55～125℃ －0～70℃ －55～155℃ －10～80℃
双 金 属 片 －20～200
1～10
较差
0.5～5
热 敏 电 阻 －50～300 0.2～2.0 不良 0.2～2.0
半 导 体 管 －40～150
1.0
良
0.2～1.0
集成温度传感器 －55～150
1.0
优
0.3
不高 不高 不高
高 高 高
几种集成温度传感器
型号
1〉电压输出型
U out
I2
R2
U BE R1
R2
R2 kT ln
R1 q
电压输出感温部分基本电路
2〉电流输出型
IT
2I1
2U BE R
2kT qR
ln
CT
dIT dT
2k ln
qR
1 A / K
第三节 常用集成温度传感器
集成温度传感器与热敏电阻等温度传感器相比，它 具有良好的线性度和一致性。
电压型
使用温度范围 －40～125℃
温度系数 10mV/℃
μPC616CSL616C
LX5600 LX5700 LM3911 LM134LS134M SL334 AD590LS590 AN6701S
电压型
电压型 电压型 电压型 电流型 电流型 电流型 电压型
－25～85℃
－55～85℃ －55～85℃ －25～85℃ －55～125℃ －0～70℃ －55～155℃ －10～80℃
双 金 属 片 －20～200
1～10
较差
0.5～5
热 敏 电 阻 －50～300 0.2～2.0 不良 0.2～2.0
半 导 体 管 －40～150
1.0
良
0.2～1.0
集成温度传感器 －55～150
1.0
优
0.3
不高 不高 不高
高 高 高
几种集成温度传感器
型号
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》课件
挑战与机遇
面临着技术创新、市场竞争以及新兴应用领域的挑 战，同时也有着广阔的市场机遇。
THE END
谢谢观看！欢迎交流和提问。
集成温度传感器
本PPT课件介绍了集成温度传感器的原理及分类、特点、常见型号和应用、设 计和选型、市场前景等内容。
什么是集成温度传感器
定义及作用
集成温度传感器是一种将温度转化为电信号的 装置，用于测量和监控环境、设备和材料的温 度变化。
相关原理介绍
集成温度传感器基于半导体材料的温度变化引 起的电阻、电压或电流的变化来测量温度。
2 注意附加功能的需求
考虑是否需要传感器的附加功能，如湿度测量、防水性能等。
集成温度传感器的市场前景
行业趋势分析
随着物联网和智能化的发展，集成温度传感器市场 呈现稳定增长趋势。
市场规模预测
据市场研究预测，到2025年，温度传感器市场规模 将达到xx亿美元。
总结和展望
发展趋势
集成温度传感器将越来越小型化、智能化和多功能 化，满足不同领域的需求。
3 SHT10
数字输出的湿度和温度传感器，适用于需要同时测量湿度和温度的应用。
集成温度传感器的应用
1
居
设备的温度控制。
3
温度测量系统
用于环境监测、工业生产和科学实验中 的温度测量系统。
电子设备温度控制
用于电脑、手机、电视等电子设备的温 度监测和控制。
集成温度传感器的设计
PCB 设计
考虑信号干扰、散热等因素， 合理布局和连接温度传感器。
硬件接口设计
选择合适的电气特性和通信接 口，确保传感器与系统的兼容 性。
软件设计
编写相应的软件算法，根据传 感器输出进行数据处理和温度 控制。
【全文】智能集成温度传感器及其应用
(2) 智能温度传感器
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。
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。
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
2
现 ▪ 集成温度传感器是一种半导体集成电路，它
集成温度传感器
1.3 集成温度传感器特性 1.4 集成温度传感器应用
1.1 集成温度传感器组成
定义： 集成温度传感器是采用硅半导体集成工艺制成的传感器，又称为硅 传感器或单片集成温度传感器。 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
采用塑料封装，外形如图所示。
1.4 集成温度传感器应用
3. 电压型集成温度传感器—LM35 LM35是电压型集成温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比，无 需校准，可以直接制成摄氏温度测量仪。灵敏度为10mV/°C 。
THANK YOU
课程内容 Course Contents
1.1 集成温度传感器组成
1.2 集成温度传感器分类
1.3 集成温度传感器特性 1.4 集成温度传感器应用
1.4 集成温度传感器应用
1. 电流型集成温度传感器——AD590系列 AD590是电流型集成温度传感器，其输出电流与 环境绝对温度成正比，所以可以直接制成绝对温
集成温度传感器
Integrated Temperature Sensor
课程内容 Course Contents
1.1 集成温度传感器组成
1.2 集成温度传感器分类
1.3 集成温度传感器特性 1.4 集成温度传感器应用
课程内容 Course Contents
1.1 集成温度传感器组成
1.2 集成温度传感器分类
度仪。AD590有I、J、K、L、M等型号系列，采
用金属管壳封装。 灵敏度1μA/°C
外形图
1.4 集成温度传感器应用
1. 电流型集成温度传感器——AD590系列 采用集成温度传感器AD590构成的数字式温度计
1.1 集成温度传感器组成
定义： 集成温度传感器是采用硅半导体集成工艺制成的传感器，又称为硅 传感器或单片集成温度传感器。 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
采用塑料封装，外形如图所示。
1.4 集成温度传感器应用
3. 电压型集成温度传感器—LM35 LM35是电压型集成温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比，无 需校准，可以直接制成摄氏温度测量仪。灵敏度为10mV/°C 。
THANK YOU
课程内容 Course Contents
1.1 集成温度传感器组成
1.2 集成温度传感器分类
1.3 集成温度传感器特性 1.4 集成温度传感器应用
1.4 集成温度传感器应用
1. 电流型集成温度传感器——AD590系列 AD590是电流型集成温度传感器，其输出电流与 环境绝对温度成正比，所以可以直接制成绝对温
集成温度传感器
Integrated Temperature Sensor
课程内容 Course Contents
1.1 集成温度传感器组成
1.2 集成温度传感器分类
1.3 集成温度传感器特性 1.4 集成温度传感器应用
课程内容 Course Contents
1.1 集成温度传感器组成
1.2 集成温度传感器分类
度仪。AD590有I、J、K、L、M等型号系列，采
用金属管壳封装。 灵敏度1μA/°C
外形图
1.4 集成温度传感器应用
1. 电流型集成温度传感器——AD590系列 采用集成温度传感器AD590构成的数字式温度计
集成温度传感器
器、 热电偶 温度变送器有三个品种 ： 直流毫伏变送器 、 温度变送器和热电阻温度变送器。 温度变送器和热电阻温度变送器。 所谓变送器
将输入的直流毫伏信号及被测温度信号转换为4mA～20mA 将输入的直流毫伏信号及被测温度信号转换为4mA～20mA DC和IV～ VDC输出的统一信号的装置称为变送器 输出的统一信号的装置称为变送器。 DC 和 IV ～ 5VDC 输出的统一信号的装置称为变送器 。 这三种变 量程单元和 两个部分， 送器在线路结构上都分为量程单元 放大单元两个部分 送器在线路结构上都分为 量程单元 和 放大单元 两个部分 ， 其 中放大单元是通用的，量程单元随品种、测量范围而变。 中放大单元是通用的，量程单元随品种、测量范围而变。
集成温度传感器
一、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 就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器 信号放大电路 温度补偿电路、 放大电路、 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。 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： 集成温度传感器按信号输出形式分为：电流型 、 电压型
二、优点 集成温度传感器与传统的热电阻、 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： 温度计相比最大的优点是：线性度好 、灵敏 输出信号大， 度高 、输出信号大，且规范化标准化
集成温度传感器
三、AD590系列集成温度传感器 AD590 590系列集成温度传感器 AD590是电流型集成温度传感器 AD590是电流型集成温度传感器， 其输出电流与 590 是电流型集成温度传感器， 环境绝对温度成正比， 环境绝对温度成正比 ， 所以可以直接制成绝对温度 AD590 590有 等型号系列， 仪 。 AD590 有 I 、 J 、 K 、 L 、 M 等型号系列 ， 采用金属 管壳封装。 管壳封装。 电源+
将输入的直流毫伏信号及被测温度信号转换为4mA～20mA 将输入的直流毫伏信号及被测温度信号转换为4mA～20mA DC和IV～ VDC输出的统一信号的装置称为变送器 输出的统一信号的装置称为变送器。 DC 和 IV ～ 5VDC 输出的统一信号的装置称为变送器 。 这三种变 量程单元和 两个部分， 送器在线路结构上都分为量程单元 放大单元两个部分 送器在线路结构上都分为 量程单元 和 放大单元 两个部分 ， 其 中放大单元是通用的，量程单元随品种、测量范围而变。 中放大单元是通用的，量程单元随品种、测量范围而变。
集成温度传感器
一、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 就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器 信号放大电路 温度补偿电路、 放大电路、 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。 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： 集成温度传感器按信号输出形式分为：电流型 、 电压型
二、优点 集成温度传感器与传统的热电阻、 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： 温度计相比最大的优点是：线性度好 、灵敏 输出信号大， 度高 、输出信号大，且规范化标准化
集成温度传感器
三、AD590系列集成温度传感器 AD590 590系列集成温度传感器 AD590是电流型集成温度传感器 AD590是电流型集成温度传感器， 其输出电流与 590 是电流型集成温度传感器， 环境绝对温度成正比， 环境绝对温度成正比 ， 所以可以直接制成绝对温度 AD590 590有 等型号系列， 仪 。 AD590 有 I 、 J 、 K 、 L 、 M 等型号系列 ， 采用金属 管壳封装。 管壳封装。 电源+
实验三十三 集成温度传感器的特性
实验三十三 集成温度传感器的特性145 实验三十三 集成温度传感器的特性一、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、实验原理集成温度传感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℃—+150℃之间测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极一发射极电压与温度成线性关系。
为克服温敏晶体管U b 电压发生时的离散性、均采用了特殊的差分电路。
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。
本实验采用的是国产的AD590。
它只需要一种电源（+4V —+30V ）。
即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为R2）即可实现电流到电压的转换。
它使用方便且电流型比电压型的测量精度更高。
三、需用器件与单元温度控制器、加热源、温度模块、数显单元、万用表。
四、实验步骤1、 将主控箱上总电源关闭，把主控箱中温度检测与控制单元中的恒流加热电源输出与温度模块中的恒流输入连接起来。
2、 将温度模块中的温控Pt100与主控箱的Pt100输入连接起来。
3、 将温度模块中左上角的AD590接到a 、b 上（正端接a ，负端接b ），再将b 、d 连接起来。
4、 将主控箱的+5V 电源接入a 和地之间。
5、 将d 和地与主控箱的电压表输入端相连（即测量1K 电阻两端的电压）。
6、 开启主电源，将温度控制器的SV 窗口设定为50℃（设置方法见附录2），以后每隔5℃设定一次，即C t ︒=∆5，读取数显表值，将结果填入下表。
7、 根据上表计算AD950的非线性误差。
五、实验注意事项1、 加热器温度不能加热到120℃以上，否则将可能损坏加热器。
2、 不要将AD950的+、-端接反，因为反向电压可能击穿AD590。
集成温度传感器的分类
认识温度传感器—集成式
(1)AD590的外形和符号 AD590采用金属壳3脚封装。其中，1脚为电源正端V+，2脚为电流输出端V-， 3脚为管壳，一般不用。其外观和符号如图所示。
AD590外观与符号
认识温度传感器—集成式
(2)AD590的主要特征 线性电流输出：流过器件电流的微安数等于器件所处环境的热力学温度（开 尔文）度数。即1μ A/K； 测温范围宽：-55℃～+150℃； 二端器件：电压输入，电流输出； 精度高：±0.5℃（AD590M）； 线性度好：在整个测温范围内非线性误差小于±0.3（AD590M）； 工作电压范围宽：4～30V。电源由5V变到10V时，最大只有lμ A的电流变化， 相当于1℃的等效误差。可以承受44V的正向电压和20V的反向电压，因而不规 则的电源变化或管脚反接也不会损坏器件； 功耗低：1.5mW／+5V／+25℃； 输出阻抗高：710MΩ 。长线上的电阻对器件工作影响不大，用绝缘良好的双 绞线连接，可以使器件在距电源25m处正常工作。高输出阻抗又能极好地消除 电源电压漂移和纹波的影响； 器件本身与外壳绝缘。 由上述特性可知AD590具有：单电源工作、精度高、抗干扰能力强，特别适于 进行运动测量。
认识温度传感器—热电偶
归纳总结
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。
作业
以表格的形式，总结集成传感器的工作原理、性能特点、应用场合。
认识温度传感器—集成式
LM35/45的外形及引脚图
认识温度传感器—集成式
LM35/45构成的摄氏温度测量电路
集成温度传感器1
集成温度传感器1非接触式温度传感器非接触式温度传感器即热探测器，热探测器（有时也放在红外光电式传感器中介绍）是在吸收红外辐射能后温度升高，引起某种物理性质的变化，这种变化与吸收的红外辐射能成一定关系。
常用的物理现象有温差热电现象、金属或半导体电阻阻值变化现象、热释电现象、气体压强变化现象、金属热膨胀现象和液体薄膜蒸发现象等。
热释电型红外探测器是根据热释电效应制成的，即电石、水晶、酒石碳酸钠、钛酸钡等晶体受热产生温度变化时，其原子排列发生变化，晶体自然极化，在其两表面产生电荷的现象称为热释电效应。
热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图1表示了热释电效应形成的原理。
热释电材料是一种具有自发极化的电介质,它的自发极化强度随温度变化,可用热释电系数p来描述,p=dP/dT（P为极化强度，T为温度）。
在恒定温度下，材料的自发极化被体内的电荷和表面吸附电荷所中和。
如果把热释电材料做成表面垂直于极化方向的平行薄片，当红外辐射入射到薄片表面时，薄片因吸收辐射而发生温度变化，引起极化强度的变化。
而中和电荷由于材料的电阻率高跟不上这一变化，其结果是薄片的两表面之间出现瞬态电压。
若有外电阻跨接在两表面之间，电荷就通过外电路释放出来。
电流的大小除与热释电系数成正比外，还与薄片的温度变化率成正比，可用来测量入射辐射的强弱。
1、热释电型红外传感器（PIR传感器）PIR传感器（即热释电人体红外传感器）是通过菲涅耳透镜和红外热释电红外敏感元件来检测附近的热释红外信号的变化，检测周围远达6米的热释红外物体的移动（例如人体），价格低廉易于使用。
集成温度传感器分类与特性PPT文档(完整版)
特点：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
2
电流型集成温度传感器
电流型集成温度传感器——AD590系列
AD590是电流型集成温度传感器，其输出电流与 环 境 绝 对 温 度 成 正 比 ， 所 以 可 以 直 接 制 成 绝 对 温 度 采用集成温度传感器AD590构成的数字式温度计
3 电压型集成温度传感器 电压型集成温度传感器——AN6701S
AN6701S是电压型集成温度传感器，其输出电压 U0和温度成正比。它采用塑料封装，外形如图所示。
3 电压型集成温度传感器
电压型集成温度传感器——LM35
LM35是电压型集成温。灵敏度为10mV/°C 。
3
电压型集成温度传感器
1 集成温度传感器组成与种类
定义：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。
分类：集成温度传感器按输出信号的不同可分为：模 拟式集成温度传感器、数字式集成温度传感器。
模拟式集成温度传感器又分为电流型 、 电压型
集成温度传感器分类与特性 它采用塑料封装，外形如图所示。 AD590是电流型集成温度传感器，其输出电流与环境绝对温度成正比，所以可以直接制成绝对温度仪。 电压型集成温度传感器——AN6701S 电压型集成温度传感器——LM35 AD590有I、J、K、L、M等型号系列，采用金属管壳封装。 AD590有I、J、K、L、M等型号系列，采用金属管壳封装。
它采用塑料封装，外形如图所示。
仪。AD590有I、J、K、L、M等型号系列，采用金属 LM35是电压型集成温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比，无需校准，可以直接制成摄氏温度测量仪。
2
电流型集成温度传感器
电流型集成温度传感器——AD590系列
AD590是电流型集成温度传感器，其输出电流与 环 境 绝 对 温 度 成 正 比 ， 所 以 可 以 直 接 制 成 绝 对 温 度 采用集成温度传感器AD590构成的数字式温度计
3 电压型集成温度传感器 电压型集成温度传感器——AN6701S
AN6701S是电压型集成温度传感器，其输出电压 U0和温度成正比。它采用塑料封装，外形如图所示。
3 电压型集成温度传感器
电压型集成温度传感器——LM35
LM35是电压型集成温。灵敏度为10mV/°C 。
3
电压型集成温度传感器
1 集成温度传感器组成与种类
定义：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。
分类：集成温度传感器按输出信号的不同可分为：模 拟式集成温度传感器、数字式集成温度传感器。
模拟式集成温度传感器又分为电流型 、 电压型
集成温度传感器分类与特性 它采用塑料封装，外形如图所示。 AD590是电流型集成温度传感器，其输出电流与环境绝对温度成正比，所以可以直接制成绝对温度仪。 电压型集成温度传感器——AN6701S 电压型集成温度传感器——LM35 AD590有I、J、K、L、M等型号系列，采用金属管壳封装。 AD590有I、J、K、L、M等型号系列，采用金属管壳封装。
它采用塑料封装，外形如图所示。
仪。AD590有I、J、K、L、M等型号系列，采用金属 LM35是电压型集成温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比，无需校准，可以直接制成摄氏温度测量仪。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
KT——标定因子，AD590的标I =定K因T ·子T为K 1μA/℃
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。
电压型IC温度传感器是将温度传感器基准电压、缓冲放 大器集成在同一芯片上,制成一四端器件。因器件有放大 器；故输出电压高、线性输出为10mV／℃；另外,由于 其具有输出阻抗低的特性；抗干扰能力强，故不适合长 线传输。这类IC温度传感器特别适合于工业现场测量。 电流型IC温度传感器是把线性集成电路和与之相容的薄膜 工艺元件集成在一块芯片上,再通过激光修版微加工技术, 制造出性能优良的测温传感器。这种传感器的输出电流 正比于热力学温度，即1μA/K；其次，因电流型输出恒流， 所以传感器具有高输出阻抗。其值可达10MΩ。这为远距 离传输深井测温提供了一种新型器件。
图为DS1820的内部框图，它主要包括寄生电源、温 度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高 速暂存器（内含便笺式RAM），用于存储用户设定的温 度上下限值的TH和TL触发器存储与控制逻辑、8位循环冗 余校验码（CRC）发生器等七部分。
温25℃时，标定输出电流为298.2μA。
I/ μA 273.2μA
－55
0
150 TC / ºC
AD590温度特性曲线
3．AD590的非线性
–55℃～100℃，ΔT递增，100℃～150℃则是递降。ΔT 最大可达±3℃，最小ΔT＜0.3℃，按档级分等。
△T/ºC
AD590 非 线
0.3
性误差曲线
－55
0
150 T/ºC
－0.3
在实际应用中，ΔT 通过硬件或软件进行补偿校正，使测 温精度达±0.1℃。其次，AD590恒流输出，具有较好的 抗 干 扰 抑 制 比 和 高 输 出 阻 抗 。 当 电 源 电 压 由 ＋ 5V 向 ＋ 10V变化时，其电流变化仅为0.2μA/V。长时间漂移最大 为±0.1℃，反向基极漏电流小于10pA。
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)
DS 1820
1 23
GND I/O VDD (a) PR—35封装
I/O 1
GND 2
DS1820
NC 3
NC 4
5 VDD 6 NC 7 NC 8 NC
(b) SOIC封装
DS1820的管脚排列
3 、DS1820的工作原理
5~15V
1
2
AN6701 4
输出
3
RC
5~15V 10kΩ
100kΩ
1 2
AN6701 4
输出
3
RC
1 2
AN6701 100kΩ 4
-∞ + +
3
RC
10kΩ
输出
(a)
－5~－15V
(b)
(c)
在-10~80℃范围内，RC的值与输出特性的关系如下图。 AN6701S有很好的线性，非线性误差不超过0.5%。若在
二、IC温度传感器的测温原理
电流型IC温度传感器的测温原理，是基于晶体管的PN结随温度变化而产生漂移 现象研制的。众所周知，晶体管PN结的这种温漂，会给电路的调整带来极大的麻烦。 但是，利用PN结的温漂特性来测量温度，可研制成半导体温度传感元件。IC温度传 感器就是依据半导体的温漂特性，经过精心设计而制造出来的集成化线性较好的温 度传感器件。
利用电流I与Tk的正比关系，通过电流的变化来测量温度的大小。
三、IC温度传感器的主要特性
（一）电压输出型集成温度传感器
AN6701S是日本松下公司生产的电压输出型集成温度传 感器，它有四个引脚，三种连线方式：(a)正电源供电， (b)负电源供电，(c)输出极性颠倒。电阻RC用来调整25℃ 下的输出电压，使其等于5V，RC的阻值在3~30kΩ范围内 。这时灵敏度可达109~110mV/℃，在-10~80℃范围内基 本误差不±1℃。
（三）数字输出型IC温度传感器
美国DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器DS1820， 可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。 由于每片DS1820含有唯一的串行序列号，所以在一条 总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出的 信息或写入DS1820的信息，仅需要一根口线（单总线 接口）。读写及温度变换功率来源于数据总线，总线 本身也可以向所挂接的DS1820供电，而无需额外电源。 DS1820提供九位温度读数，构成多点温度检测系统而 无需任何外围硬件。
第四节 IC温度传感器
设计原理：利用半导体PN结的电流电压与温度有关的特性。
优点：输出线性好、测量精度高, 传感驱动电路、信号处理电路等都与温度传感部分
集成在一起,因而封装后的组件体积非常小,使用方便,价格便宜,故在测温技术中越来越 得到广泛应用。 本节简要介绍IC温度传感器的类型、基本原理、主要特性及其应用等有关问题。
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。
电压型IC温度传感器是将温度传感器基准电压、缓冲放 大器集成在同一芯片上,制成一四端器件。因器件有放大 器；故输出电压高、线性输出为10mV／℃；另外,由于 其具有输出阻抗低的特性；抗干扰能力强，故不适合长 线传输。这类IC温度传感器特别适合于工业现场测量。 电流型IC温度传感器是把线性集成电路和与之相容的薄膜 工艺元件集成在一块芯片上,再通过激光修版微加工技术, 制造出性能优良的测温传感器。这种传感器的输出电流 正比于热力学温度，即1μA/K；其次，因电流型输出恒流， 所以传感器具有高输出阻抗。其值可达10MΩ。这为远距 离传输深井测温提供了一种新型器件。
图为DS1820的内部框图，它主要包括寄生电源、温 度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高 速暂存器（内含便笺式RAM），用于存储用户设定的温 度上下限值的TH和TL触发器存储与控制逻辑、8位循环冗 余校验码（CRC）发生器等七部分。
温25℃时，标定输出电流为298.2μA。
I/ μA 273.2μA
－55
0
150 TC / ºC
AD590温度特性曲线
3．AD590的非线性
–55℃～100℃，ΔT递增，100℃～150℃则是递降。ΔT 最大可达±3℃，最小ΔT＜0.3℃，按档级分等。
△T/ºC
AD590 非 线
0.3
性误差曲线
－55
0
150 T/ºC
－0.3
在实际应用中，ΔT 通过硬件或软件进行补偿校正，使测 温精度达±0.1℃。其次，AD590恒流输出，具有较好的 抗 干 扰 抑 制 比 和 高 输 出 阻 抗 。 当 电 源 电 压 由 ＋ 5V 向 ＋ 10V变化时，其电流变化仅为0.2μA/V。长时间漂移最大 为±0.1℃，反向基极漏电流小于10pA。
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)
DS 1820
1 23
GND I/O VDD (a) PR—35封装
I/O 1
GND 2
DS1820
NC 3
NC 4
5 VDD 6 NC 7 NC 8 NC
(b) SOIC封装
DS1820的管脚排列
3 、DS1820的工作原理
5~15V
1
2
AN6701 4
输出
3
RC
5~15V 10kΩ
100kΩ
1 2
AN6701 4
输出
3
RC
1 2
AN6701 100kΩ 4
-∞ + +
3
RC
10kΩ
输出
(a)
－5~－15V
(b)
(c)
在-10~80℃范围内，RC的值与输出特性的关系如下图。 AN6701S有很好的线性，非线性误差不超过0.5%。若在
二、IC温度传感器的测温原理
电流型IC温度传感器的测温原理，是基于晶体管的PN结随温度变化而产生漂移 现象研制的。众所周知，晶体管PN结的这种温漂，会给电路的调整带来极大的麻烦。 但是，利用PN结的温漂特性来测量温度，可研制成半导体温度传感元件。IC温度传 感器就是依据半导体的温漂特性，经过精心设计而制造出来的集成化线性较好的温 度传感器件。
利用电流I与Tk的正比关系，通过电流的变化来测量温度的大小。
三、IC温度传感器的主要特性
（一）电压输出型集成温度传感器
AN6701S是日本松下公司生产的电压输出型集成温度传 感器，它有四个引脚，三种连线方式：(a)正电源供电， (b)负电源供电，(c)输出极性颠倒。电阻RC用来调整25℃ 下的输出电压，使其等于5V，RC的阻值在3~30kΩ范围内 。这时灵敏度可达109~110mV/℃，在-10~80℃范围内基 本误差不±1℃。
（三）数字输出型IC温度传感器
美国DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器DS1820， 可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。 由于每片DS1820含有唯一的串行序列号，所以在一条 总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出的 信息或写入DS1820的信息，仅需要一根口线（单总线 接口）。读写及温度变换功率来源于数据总线，总线 本身也可以向所挂接的DS1820供电，而无需额外电源。 DS1820提供九位温度读数，构成多点温度检测系统而 无需任何外围硬件。
第四节 IC温度传感器
设计原理：利用半导体PN结的电流电压与温度有关的特性。
优点：输出线性好、测量精度高, 传感驱动电路、信号处理电路等都与温度传感部分
集成在一起,因而封装后的组件体积非常小,使用方便,价格便宜,故在测温技术中越来越 得到广泛应用。 本节简要介绍IC温度传感器的类型、基本原理、主要特性及其应用等有关问题。