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數(shù)字溫度傳感器的總結(jié)構(gòu)和功耗
數(shù)字溫度傳感器的總結(jié)構(gòu)和功耗
為了實現(xiàn)最佳性能并確保系統(tǒng)穩(wěn)健性，就必須要進行系統(tǒng)監(jiān)控測量。其中一個必需的典型測量項目就是環(huán)境溫度。使用簡單的數(shù)字溫度傳感器進行該測量將為系統(tǒng)設(shè)計人員提供如下保證：組件正常工作，系統(tǒng)處于其性能或校準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，不會使用戶遇到危險。
測量結(jié)束后，通常由系統(tǒng)中的微控制器對環(huán)境溫度進行相應(yīng)調(diào)整。系統(tǒng)監(jiān)控微控制器可以改變風(fēng)扇速度、關(guān)閉非必要系統(tǒng)進程或使系統(tǒng)智能進入省電模式。系統(tǒng)設(shè)計人員需全面正確地了解數(shù)字溫度傳感器規(guī)范以設(shè)計系統(tǒng)，并就測量結(jié)果采取最佳措施。另外，全面了解傳感器規(guī)范將確保在選擇數(shù)字溫度傳感器器件時，可做到權(quán)衡得當(dāng)。
當(dāng)選擇數(shù)字溫度傳感器（也稱作串行輸出溫度傳感器）時，應(yīng)考慮的主要規(guī)范包括精度、分辨率、功耗、接口和封裝。
精度
數(shù)字溫度傳感器精度表示傳感器讀數(shù)和系統(tǒng)實際溫度之間的誤差。在產(chǎn)品說明書中，精度指標(biāo)和溫度范圍相對應(yīng)。通常針對不同溫度范圍，有數(shù)個最高精度指標(biāo)。對于-25～+100℃溫度范圍來說，±2℃精度是很常見的。Analog Device公司的ADT75、Maxim公司的DS75、National公司的LM75以及TI的TMP75均具有這種精度節(jié)點。但是，還有更高精度的器件。例如，TI的TMP275在20～100℃溫度范圍內(nèi)的精度為±0.5℃。
雖然溫度精度指標(biāo)是非常重要的，然而對系統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用來說，它并非一定是最為關(guān)鍵的因素。這些應(yīng)用更重視檢測溫度變化，而不是確定溫度絕對值。
分辨率
數(shù)字溫度傳感器分辨率是描述傳感器可檢測溫度變化細微程度的指標(biāo)。集成于封裝芯片的溫度傳感器本身就是一種模擬傳感器。因此所有數(shù)字溫度傳感器均有一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC分辨率將決定器件的總體分辨率，分辨率越高，可檢測到的溫度變化就越細微。
在產(chǎn)品說明書中，分辨率是采用位數(shù)和攝氏溫度值來表示的。當(dāng)采用位數(shù)來考慮分辨率時，必須多加注意，因為該值可能包括符號位，也可能不包括符號位。此外，該器件的內(nèi)部電路可能以不同于傳感器總體溫度范圍的值，來確定內(nèi)部ADC的滿量程范圍。以攝氏度來表示的分辨率是一種更直接分辨率值，采用該數(shù)值可進行設(shè)計分析。
現(xiàn)有器件的分辨率從1℃到0.03125℃不等。National公司的LM75通常是一種9位溫度傳感器。關(guān)于前一點，LM75的全工作范圍是-55～+125℃。因此您可能希望分辨率是0.352℃。實際上，該分辨率被規(guī)定為0.5℃。TI的TMP102通常是12位器件，其分辨率為0.0625℃。即使環(huán)境溫度發(fā)生微小變化其也會提醒微控制器采取相應(yīng)的措施。
功耗
大多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計人員都非常關(guān)心系統(tǒng)的總功耗，電池供電系統(tǒng)尤為如此。對于這些應(yīng)用領(lǐng)域使用的數(shù)字溫度傳感器來說，規(guī)定功耗必須在整個系統(tǒng)功率預(yù)算以下?，F(xiàn)在市場上的許多數(shù)字溫度傳感器處于工作狀態(tài)時，僅消耗微安電流。市場上還有一些具有斷電引腳或斷電寄
為了實現(xiàn)最佳性能并確保系統(tǒng)穩(wěn)健性，就必須要進行系統(tǒng)監(jiān)控測量。其中一個必需的典型測量項目就是環(huán)境溫度。使用簡單的數(shù)字溫度傳感器進行該測量將為系統(tǒng)設(shè)計人員提供如下保證：組件正常工作，系統(tǒng)處于其性能或校準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，不會使用戶遇到危險。
測量結(jié)束后，通常由系統(tǒng)中的微控制器對環(huán)境溫度進行相應(yīng)調(diào)整。系統(tǒng)監(jiān)控微控制器可以改變風(fēng)扇速度、關(guān)閉非必要系統(tǒng)進程或使系統(tǒng)智能進入省電模式。系統(tǒng)設(shè)計人員需全面正確地了解數(shù)字溫度傳感器規(guī)范以設(shè)計系統(tǒng)，并就測量結(jié)果采取最佳措施。另外，全面了解傳感器規(guī)范將確保在選擇數(shù)字溫度傳感器器件時，可做到權(quán)衡得當(dāng)。
當(dāng)選擇數(shù)字溫度傳感器（也稱作串行輸出溫度傳感器）時，應(yīng)考慮的主要規(guī)范包括精度、分辨率、功耗、接口和封裝。
圖1 數(shù)字溫度傳感器總體結(jié)構(gòu)圖
精度
數(shù)字溫度傳感器精度表示傳感器讀數(shù)和系統(tǒng)實際溫度之間的誤差。在產(chǎn)品說明書中，精度指標(biāo)和溫度范圍相對應(yīng)。通常針對不同溫度范圍，有數(shù)個最高精度指標(biāo)。對于-25～+100℃溫度范圍來說，±2℃精度是很常見的。Analog Device公司的ADT75、Maxim公司的DS75、National公司的LM75以及TI的TMP75均具有這種精度節(jié)點。但是，還有更高精度的器件。例如，TI的TMP275在20～100℃溫度范圍內(nèi)的精度為±0.5℃。
圖2 TMP275溫度誤差與溫度對應(yīng)關(guān)系的典型性能曲線
雖然溫度精度指標(biāo)是非常重要的，然而對系統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用來說，它并非一定是最為關(guān)鍵的因素。這些應(yīng)用更重視檢測溫度變化，而不是確定溫度絕對值。
分辨率
數(shù)字溫度傳感器分辨率是描述傳感器可檢測溫度變化細微程度的指標(biāo)。集成于封裝芯片的溫度傳感器本身就是一種模擬傳感器。因此所有數(shù)字溫度傳感器均有一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC分辨率將決定器件的總體分辨率，分辨率越高，可檢測到的溫度變化就越細微。
在產(chǎn)品說明書中，分辨率是采用位數(shù)和攝氏溫度值來表示的。當(dāng)采用位數(shù)來考慮分辨率時，必須多加注意，因為該值可能包括符號位，也可能不包括符號位。此外，該器件的內(nèi)部電路可能以不同于傳感器總體溫度范圍的值，來確定內(nèi)部ADC的滿量程范圍。以攝氏度來表示的分辨率是一種更直接分辨率值，采用該數(shù)值可進行設(shè)計分析。
現(xiàn)有器件的分辨率從1℃到0.03125℃不等。National公司的LM75通常是一種9位溫度傳感器。關(guān)于前一點，LM75的全工作范圍是-55～+125℃。因此您可能希望分辨率是0.352℃。實際上，該分辨率被規(guī)定為0.5℃。TI的TMP102通常是12位器件，其分辨率為0.0625℃。即使環(huán)境溫度發(fā)生微小變化其也會提醒微控制器采取相應(yīng)的措施。
功耗
大多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計人員都非常關(guān)心系統(tǒng)的總功耗，電池供電系統(tǒng)尤為如此。對于這些應(yīng)用領(lǐng)域使用的數(shù)字溫度傳感器來說，規(guī)定功耗必須在整個系統(tǒng)功率預(yù)算以下?，F(xiàn)在市場上的許多數(shù)字溫度傳感器處于工作狀態(tài)時，僅消耗微安電流。市場上還有一些具有斷電引腳或斷電寄
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