为系统定制的温度传感器及其电路设计方案
4页1、为系统定制的温度传感器及其电路设计方案传统的温度传感器只能提供模拟输出,如:电热调节器、RTDs、热电偶以及后来出现的硅温度传感器。而在大多数应用中,这些模拟输出的温度传感器的输出端需要配置一个比较器、ADC或放大器,以产生有效的信号输出。 随着集成工艺的发展,温度传感器和数字接口已能够集成在单片IC内,这些IC被应用于多种产品,从最简单的温度开关(当达到或超过特殊的温度门限时产生信号)到那些可编程温度报警以及提供远程和本地温度数字量的复杂功能器件,目前的传感器并不是简单地在模拟输出和数字输出之间来选择,而是具有多种选择类型,以满足各种系统的需要。 1、温度传感器的分类 图1列出了四种类型的温度传感器。图1(a)是理想的模拟输出传感器,它的输出电压是温度的线性函数。图1(b)是带数字I/O的传感器,它可以直接连接到微控制器,温度以数字形式通过串行总线注入微控制器。在同一总线上,控制指令可以从微处理器传送给温度传感器,通常用来设置与ALERT数字输出相对应的温度门限值。当超过温度门限值时,“ALERT”将中断微控制器或提供风扇控制。图1(c)是增强型模拟传感器。“增强型模拟”传感器具备各
2、种类型的数字输出。当超出特殊温度的时候,数字输出开关的状态即发生改变。“增强”只是在模拟温度传感器的基础上增加了比较器和电压基准。其它结构的“增强型模拟”温度传感器也可将温度转换为延迟时间或用方波的周期或频率表示。图1(d)为比较复杂的集成温度传感器即系统监控器。该类芯片除了能提供数字I/O接口功能之外,还可监控系统电源电压、提供过压和欠压报警、通过I/O总线设置报警域值等,有时也包含风扇监控和控制功能。2、模拟输出温度传感器 电热调节器和硅温度传感器被广泛地使用在模拟输出温度传感器中。图2说明了电压和温度成线性关系的必要性,与电热调节器相比,硅温度传感器是更好的选择,但在比较狭窄的温度范围内,电热调节器也能提供合理的线性度和灵敏度。 硅温度传感器可以有不同的输出刻度和偏移量。例如,有些硅传感器的传输函数正比于绝对温度K,有些则正比于摄氏温度或华氏温度。一些正比于摄氏温度的芯片在使用单电源电压时也能用于检测负温。 在大多数应用中,这些器件的输出被送至比较器或模数转换器,以将温度数据转换为数字格式。然而尽管需要附加器件,电热调节器和硅温度传感器以它的低价格和使用简单的优势继续为大众所采用
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