数字温度传感器介绍

走进数字温度传感器

数字温度传感器是一种能将温度物理量，通过温度敏感元件（如ntc温度传感器的核心部件ntc热敏电阻，当然这不同于数字温度传感器，不做细述，具体可以参看呈瑞官网，ntc热敏电阻 温度传感器）和相应电路转换成数字信号的传感器，数字温度传感器能使计算机等设备能够直接获取数字信号信息。

数字温度传感器可以进行系统监控测量，用以检测环境温度。数字温度传感器进行环境温度检测既能保证用户的安全，又能保证其测量的精确度，同时不影响组件的正常工作。

数字温度传感器的选型也是非常重要的，在选择数字温度传感器时，我们主要考虑其精度，功耗，分辨率，接口和封装等。下面我们对数字温度传感器的这些因素逐个进行分析。

精度

精度显示了数字温度传感器读数和实际温度的误差。在-25～+100℃温度范围内，常见精度一般为±2℃，呈瑞所研发的数字温度传感器精度能达到更高。

功耗

数字温度传感器功耗必须在整个系统功率预算以下，目前市场上的数字温度传感器消耗的电流一般都在微安级。说到功耗，不得不考虑到传感器的电源电压，目前大多数数字温度传感器供电电压范围为2.7～5.5V。大多数系统设计人员都非常关心系统的总功耗，电池供电系统尤为如此。对于这些应用领域使用的数字温度传感器来说，规定功耗必须在整个系统功率预算以下。现在市场上的许多数字温度传感器处于工作状态时，仅消耗微安电流。市场上还有一些具有断电引脚或断电寄存器功能的其他器件。它们在断电状态下的耗电可能远不到1mA。因为系统监控活动通常是非连续的，因此设计人员可充分利用“单触发”模式的优势(该模式也是一些数字温度传感器的功能之一)。在“单触发”模式中，该器件的上电时间刚好完成测量，接着随即恢复断电模式。利用这种功能，时间平均耗电量可降至最低。

National公司的LM70数字温度传感器就是一款采用断电寄存器的中等低功耗器件。运行状态下的最大静态电流指标是490μA，但当该器件进入关机模式时，电流消耗通常降至12μA。TI的TMP102采用了“单触发”模式，因此设计人员可轻松地使该器件处于断电状态，其电流消耗通常低于1μA。即使处于工作状态时，该器件也仅消耗10μA静态电流。

考虑系统功耗时，另一个因素是数字温度传感器的电源电压要求。大多数温度传感器的性能指标要求的供电电压范围为 2.7～5.5V。有几款器件(如Maxim公司的DS75LX)则专门适于低电压应用，其规范要求的电压范围是1.7V～3.7V。TMP102的性能要求电压可低至1.4V。

接口

大多数数字温度传感器都具有下列两种接口中的一种：I2C或SPI。I2C 接口是一种两线总线，可用于与监控器件进行通信的多种系统。它通常以400kb/s 的速度运行，但如果采用有源终端电路，则可以3.4Mb/s的速度运行。该总线要求单线具有上拉电阻，这使材料清单成本增加很小。利用温度传感器器件上的引脚可将多个传感器装在同一条总线上。一些器件可在出厂时拥有不同的地址，便于通过一台I2C主控制器来控制数个相同的器件。当需要在系统内若干个点进行温度测量时，其作用就显现出来了。

SPI是一种三线或四线接口，具体情况视器件间需要单向通信还是双向通信而定。SPI不支持器件寻址，因此系统内的每个器件都必须拥有与之相连的专门数字线路。来自主系统的这条专线路被称作芯片选择、芯片使能或从属选择，它支持主系统与每个器件进行单独通信。

市场上现有的几款数字温度传感器采用单线接口。这种由Maxim公司最早推出的接口通常被称作“单线”接口。器件、温度传感器等使用局限性限制了这种接口的应用。Maxim公司的DS18B20就是一款利用“单线”接口的典型数字温度传感器。

分辨率

分辨率用来表明数字温度传感器可检测温度变化细微程度的指标。器件的总体分辨率决定于模数转换器ADC，ADC分辨率高，元件分辨率则越高。

当采用位数来考虑分辨率时，必须多加注意，因为该值可能包括符号位，也可能不包括符号位。此外，该器件的内部电路可能以不同于传感器总体温度范围的值，来确定内部ADC的满量程范围。以摄氏度来表示的分辨率是一种更直接分辨率值，采用该数值可进行设计分析。

现有器件的分辨率从1℃到0.03125℃不等。National公司的LM75通常是一种9位温度传感器。关于前一点，LM75的全工作范围是-55～+125℃。因此您可能希望分辨率是0.352℃。实际上，该分辨率被规定为0.5℃。TI的TMP102通常是12 位器件，其分辨率为0.0625℃。即使环境温度发生微小变化其也会提醒微控制器采取相应的措施。

接口

一般数字温度传感器接口类型分为：I2C或SPI。I2C接口是一种两线总线，SPI则是三线或四线接口。I2C接口是一种两线总线，可用于与监控器件进行通信的多种系统。它通常以400kb/s 的速度运行，但如果采用有源终端电路，则可以 3.4Mb/s的速度运行。该总线要求单线具有上拉电阻，这使材料清单成本增加很小。利用温度传感器器件上的引脚可将多个传感器装在同一条总线上。一些器件可在出厂时拥有不同的地址，便于通过一台I2C主控制器来控制数个相同的器件。当需要在系统内若干个点进行温度测量时，其作用就显现出来了。

SPI是一种三线或四线接口，具体情况视器件间需要单向通信还是双向通信而定。SPI不支持器件寻址，因此系统内的每个器件都必须拥有与之相连的专门数字线路。来自主系统的这条专线路被称作芯片选择、芯片使能或从属选择，它支持主系统与每个器件进行单独通信。

市场上现有的几款数字温度传感器采用单线接口。这种由Maxim公司最早推出的接口通常被称作“单线”接口。器件、温度传感器等使用局限性限制了这种接口的应用。Maxim公司的DS18B20就是一款利用“单线”接口的典型数字温度传感器。

封装

数字温度传感器封装一般有多种，主要有从8引脚到CSP。如果尺寸没有特别的限制，较大封装是比较合适的。CSP 更适于空间有限的应用(如手机)，但在生产方面可能存在困难。新上市的器件为采用SOT563封装的器件系列(如TMP102)。它们在实际尺寸方面和CSP相似，甚至高度或Z尺寸方面也很相似。但因其是封装的有引线器件，因此它们在生产环境中更稳健。

结论

把握了精度，功耗，分辨率，接口和封装等因素，就能为各种应用器材找到合适的数字温度传感器。（分享自：/news/news19.html）