集成温度传感器讲解

5~15V
1
2
AN6701 4
输出
3
RC
5~15V 10kΩ
100kΩ
1 2
AN6701 4
输出
wk.baidu.com
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
（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。
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。
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。
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、下限报警值，且能够识别具体报警传感器。
2、 DS1820引脚及功能
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℃。
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
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。
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
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。
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
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
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。