現代信息(xi)技術的三大(da)基礎是信息(xī)采集(即傳感(gan)器技術)、信息(xi)傳輸(通信技(jì)術)和信息處(chu)理(計算機技(ji)術)。傳感器屬(shǔ)于信息技👈術(shu)的🌈産品，尤其(qi)是溫度傳感(gan)器被廣泛用(yong)于工農業生(sheng)産、生活等領(ling)域，數量各種(zhǒng)傳感器。近百(bǎi)👅年來，溫度傳(chuan)感器的發展(zhan)大緻經曆了(le)以下三個階(jiē)段；(1)傳統的分(fèn)立式溫度傳(chuan)感器(含敏感(gan)元💋件)；(2)模拟集(jí)成溫度傳感(gan)器／控制器；(3)智(zhì)能溫度傳感(gǎn)器。目前，溫度(du)傳感器⭐正從(cóng)模㊙️拟式向數(shu)字式、由集成(cheng)化🌈向智能化(hua)、網絡化的方(fang)向發展。

１集成(chéng)溫度傳感器(qì)的産品分類(lèi)
1.1模拟集成溫(wēn)度傳感器
集(jí)成傳感器是(shi)采用矽半導(dao)體集成工藝(yì)而制成的，因(yīn)此亦❄️稱矽傳(chuán)感器或單片(piàn)集成溫度傳(chuan)感器。模拟集(jí)成溫度傳感(gan)器是在20世紀(jì)80年代問世的(de)，它是将溫度(du)傳感器集成(chéng)在一個芯片(pian)上、可完成溫(wen)度測量及拟(nǐ)信号輸出功(gong)能的專用IC。模(mó)拟集成溫度(dù)傳感器的📧主(zhu)要特點是㊙️功(gong)能單一(僅測(cè)量溫度)、測溫(wen)誤差小、價格(gé)低、響應速度(du)快、傳輸距離(lí)遠、體積小、微(wēi)功耗等，适合(hé)遠距離測溫(wen)、控溫，不需要(yao)進行非線性(xing)校準，外圍電(diàn)🎯路簡單。

1.2模拟(ni)集成溫度控(kòng)制器
模拟集(ji)成溫度控制(zhì)器主要包括(kuò)溫控開關、可(kě)編程溫度控(kong)制器，典型産(chan)品有LM56、AD22105和MAX6509。某些(xiē)增強型集成(chéng)溫度控制器(qi)(例如TC652/653)中還包(bāo)含了A/D轉換器(qi)以及固化好(hǎo)的程序，這與(yǔ)智能溫度傳(chuan)感👨‍❤️‍👨器有某些(xiē)相似❄️之處。但(dan)它自成系統(tǒng)，工作時并不(bu)受微處理器(qì)的控制，這是(shi)二者的主要(yào)區别。

1.3智能溫(wēn)度傳感器
智(zhì)能溫度傳感(gan)器(亦稱數字(zi)溫度傳感器(qi))是在20世紀90年(nian)代中期問👈世(shì)的。它是微電(dian)子技術、計算(suan)機技術和自(zi)動測試⭕技術(shù)(ATE)的結🍉晶。目前(qian)，已開發出多(duo)種智能溫度(du)傳感器系列(lie)産品。智能溫(wen)度傳感器内(nèi)部都包含溫(wen)度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信号處(chù)理♊器、存儲器(qì)(或寄存器✊)和(hé)接口電路。有(you)的産品還帶(dài)多路選擇器(qì)、控制器(cpu)、随‼️機(ji)存取存儲☁️器(qi)(RAM)和隻讀存儲(chu)器(ROM)。智能溫度(dù)傳感🏃‍♂️器的特(tè)點是能輸出(chu)溫⛷️度數據及(ji)相關的溫度(du)控制量，适配(pèi)各種微控制(zhì)器(MCU)；并且它是(shi)在硬件的基(jī)🔴礎上通過🥵軟(ruǎn)件來實現測(cè)試功能的。

2智(zhì)能溫度傳感(gǎn)器發展的新(xin)趨勢
進入21世(shi)紀後，智能溫(wen)度傳感器正(zhèng)朝着精度佳(jia)、多功能、總🌈線(xiàn)标🐪準化、高可(ke)靠性及安全(quan)性、開發虛拟(ni)傳感器和🍉網(wǎng)絡傳感💛器、研(yán)制單片測溫(wēn)系統等方向(xiàng)迅速發展。

2.1提(ti)高測溫精度(du)和分辨力
在(zai)20世紀90年代中(zhōng)期最早推出(chū)的智能溫度(dù)傳感器，采用(yong)的❓是8位A/D轉換(huàn)器，其測溫精(jīng)度較低，分辨(bian)力隻能達到(dao)1°C。目前，已相繼(jì)推出🛀多種精(jīng)度佳、分辨力(lì)的智能溫度(du)傳感⭕器，所用(yòng)的是9~12位😄A/D轉換(huan)器，分辨力一(yi)般可達0.5~0.0625°C。由美(měi)國DALLAS半導體公(gōng)司新研制的(de)DS1624型高分辨力(lì)智能溫度✂️傳(chuán)感器，能輸出(chū)13位二進制數(shu)據，其分辨力(lì)高達0.03125°C，測溫精(jing)度爲±0.2°C。爲了🐕提(ti)⭐高多通道智(zhì)能溫度傳感(gǎn)器的轉換🔅速(sù)率，也有的芯(xin)片采用高速(sù)逐次逼近式(shì)A/D轉換器。以AD7817型(xíng)5通道智能溫(wen)度傳感器爲(wèi)例，它對本地(di)🈲傳感器、每一(yī)路遠程傳感(gǎn)器的轉換時(shi)間分别僅爲(wèi)27us、9us。

2.2增加測試功(gōng)能
新型智能(néng)溫度傳感器(qì)的測試功能(neng)也在不斷增(zēng)強。例如，DS1629型單(dān)線智能溫度(dù)傳感器增加(jiā)了實時日曆(lì)時鍾（RTC），使其功(gong)能更加完善(shan)。DS1624還增加了存(cun)儲功能，利用(yong)芯片内部256字(zi)節的E2PROM存儲器(qì)，可存儲🈲用戶(hù)的短信息。另(ling)外，智能溫度(du)傳感器正從(cóng)單通道☔向多(duō)通道🥵的方向(xiàng)發⭐展。

智能溫(wēn)度傳感器都(dōu)具有多種工(gōng)作模式可供(gong)選擇🐪，主要包(bāo)括🐉單次轉換(huàn)模式、連續轉(zhuǎn)換模式、待機(ji)模式⚽，有的還(hái)增加了低溫(wēn)極限♌擴展模(mó)式，操作簡便(bian)。對某💋些智能(neng)溫度傳感器(qì)而言，主機♋(外(wài)部微處理器(qi)或單片機)還(hái)可通過相應(yīng)的寄存器來(lái)設定其A/D轉換(huan)速率(典型産(chǎn)品爲MAX6654)，分辨力(li)及轉🐅換時間(jian)(典型👅産品爲(wei)DS1624)。

能溫度控制(zhì)器是在智能(néng)溫度傳感器(qì)的基礎上發(fā)展而成的。典(dian)🐪型産品有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智(zhì)能溫度控制(zhi)器适配各種(zhǒng)微控制器，構(gou)成智能化溫(wen)🔆控系統；它們(men)還可以脫離(li)🐪微控制器單(dan)獨工作，自行(háng)構成一個溫(wen)🏃🏻控儀。

2.3總線技(ji)術的标準化(huà)與規範化
目(mù)前，智能溫度(dù)傳感器的總(zǒng)線技術也實(shi)現了标準化(huà)、規範化，所采(cǎi)用的總線主(zhu)要有單線(1-Wire)總(zong)線、I2C總線、SMBus總線(xiàn)和spI總線。溫度(dù)傳感器作爲(wèi)從機可通過(guo)專用總線接(jie)口與主機進(jin)行通信。

2.4可靠(kào)性及安全性(xing)設計
傳統的(de)A/D轉換器大多(duo)采用積分式(shi)或逐次比較(jiào)式轉換技術(shu)，其噪💯聲容限(xian)低，抑制混疊(dié)噪聲及量化(huà)噪聲的能力(li)比較差。新型(xing)智能溫度傳(chuan)感器(例如TMP12/15、LM74、LM83)普(pǔ)遍采用了高(gao)性能的🏒Σ－Δ式A／Ｄ轉(zhuan)換器，它能以(yǐ)很高的采樣(yàng)速率和很低(di)的采樣分辨(bian)力将模拟信(xìn)号轉換㊙️成數(shù)字信👈号，再利(lì)用過采樣、噪(zào)聲整形，來提(ti)高有效分辨(biàn)力。Σ－Δ式📱A／D轉換器(qi)不僅能😍濾除(chú)量化噪聲，而(er)且對外圍元(yuan)件的精度要(yao)求低；由于采(cai)用了數字反(fǎn)饋㊙️方式，因此(ci)比較器的失(shi)調電壓及零(líng)點漂移都不(bu)會影😍響溫度(du)的轉換精度(dù)。這種智能溫(wēn)度🈲傳感器兼(jian)有抑制串模(mo)幹擾🌂能力強(qiang)、分辨力高、線(xian)性度好、成本(ben)低等優點。

爲(wei)了避免在溫(wen)控系統受到(dào)噪聲幹擾時(shi)産生誤動作(zuo)，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能溫(wen)度傳感器的(de)内部，都設置(zhì)了一個可編(biān)程✌️的“故障排(pái)隊(fAultqueue)”計數器，專(zhuān)用于設定允(yǔn)許被測溫度(du)值超過上、下(xia)限的次數。僅(jin)當被測溫度(du)連續超過👈上(shang)限或低于下(xia)限的次數達(dá)到或超過所(suǒ)⛷️設定的次數(shù)n(n=1~4)時，才能觸發(fā)中斷端。若故(gu)障次數不滿(man)足上述條🚶件(jian)或故障不是(shì)連續發生的(de)，故♈障計數器(qì)就複🥰位而☀️不(bú)會觸發中斷(duan)端。這意味着(zhe)假定n=3時，那麽(me)偶然受到一(yī)次或兩次噪(zào)聲幹擾，都不(bu)會影響溫控(kòng)系統的正常(chang)工作。

LM76型智能(néng)溫度傳感器(qì)增加了溫度(dù)窗口比較器(qi)，非常适合設(she)計一個符合(he)ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進配置(zhì)與電源接口(kǒu)”)規範的溫控(kòng)系統。這種系(xì)統具有完善(shan)的過熱保護(hù)功能，可用來(lai)監控筆記本(běn)電腦和服務(wù)器中CPU及主電(diàn)路的溫度。微(wēi)處理器可承(cheng)受的工作溫(wen)度規定爲tH，台(tai)式計算機一(yī)般爲75°C，高檔筆(bǐ)記本電腦的(de)專用CPU可達100°C。一(yi)旦CPU或主電路(lu)的溫度超出(chu)所設定的上(shang)、下限時， INT端立(li)即使主機産(chǎn)生中斷，再通(tong)過電源控制(zhì)器發出信号(hào)，迅速将主電(diàn)源關斷起到(dao)保護作用。此(ci)外，當溫度超(chao)過CPU的極限溫(wen)度時，嚴重超(chao)溫報警輸出(chū)端(T_CRIT_A)也能直接(jie)關斷主電源(yuán)，并且該端還(hai)可通過獨立(lì)的硬件關斷(duàn)電路來切斷(duan)主電源，以防(fang)主電源控制(zhi)失靈。

爲防止(zhǐ)因人體靜電(dian)放電(ESD)而損壞(huài)芯片。一些智(zhi)能溫🔴度傳感(gǎn)器還增加了(le)ESD保護電路，一(yī)般可承受1000~4000V的(de)靜電📱放電電(diàn)壓❌。通常是将(jiang)人體等效于(yu)由100PF電容和1.2K歐(ōu)姆電阻串聯(lián)而成的電路(lu)模型，當人體(ti)放電時，TCN75型智(zhì)能溫度傳感(gǎn)器的串行接(jie)口端、中斷／比(bǐ)較器信号輸(shū)出端和地址(zhǐ)輸入端均可(kě)承受1000V的靜電(diàn)放電🤟電壓。LM83型(xing)智能㊙️溫度傳(chuan)感器🍓則可承(cheng)受4000V的靜電放(fàng)電電壓。

新開(kai)發的智能溫(wen)度傳感器(例(li)如MAX6654、LM83)還增加了(le)傳感器⛷️故障(zhàng)🥰檢測功🌂能，能(neng)自動檢測外(wai)部晶體管溫(wen)度傳感器(亦(yi)稱遠程傳感(gǎn)器)的開路或(huò)短路故障。MAX6654還(hái)具有選擇“寄(ji)生阻抗抵消(xiāo)”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮寫爲(wei)prc)模式，能抵消(xiao)遠程傳感器(qì)引線阻抗所(suǒ)引起的測溫(wen)誤差，即使引(yin)線阻抗達到(dào)100歐姆，也不會(huì)影響測量精(jīng)度。遠程傳感(gǎn)器引線可采(cǎi)用普通雙絞(jiǎo)線或者帶屏(ping)✏️蔽層的雙絞(jiao)線。

2.5虛拟溫度(du)傳感器和網(wǎng)絡溫度傳感(gan)器
(1)虛拟傳感(gǎn)器 利用軟件(jian)可完成傳感(gan)器的标定及(ji)校準🌈，以實⛷️現(xiàn)性能指标。最(zuì)近，美國Ｂ＆Ｋ公司(sī)已開發出一(yī)種基于軟件(jian)設置的TEDS型虛(xu)拟傳感器，其(qí)主要特點是(shì)每隻傳感器(qi)都有🐇産品序(xù)🏃列号并且附(fu)帶一張軟盤(pan)，軟盤上存儲(chǔ)着對該傳👉感(gan)器進行标定(ding)的有關數據(jù)。使用時，傳感(gǎn)器通過數據(ju)采集器接至(zhì)計算機，首先(xian)從計算機輸(shu)入該傳感器(qì)的産品序列(lie)号，再從軟盤(pan)上讀出有關(guān)數據，然後自(zi)動完成對傳(chuán)感器的檢查(chá)、傳感器參數(shù)的讀取、傳感(gan)器設置和記(ji)錄工作。

(2)網絡(luo)溫度傳感器(qì)
網絡溫度傳(chuan)感器是包含(hán)數字傳感器(qì)、網絡接口和(hé)處理單元的(de)新一代智能(neng)傳感器。數字(zì)傳感器首先(xiān)将被測溫🙇🏻度(du)轉🌐換成數字(zi)量，再送給微(wēi)控制器作數(shu)據處理。最後(hòu)将測量結果(guǒ)傳輸給網絡(luò)，以便實現各(gè)傳感器之間(jiān)、傳感器與執(zhi)行器之間、傳(chuan)感器與系統(tǒng)㊙️之間的數據(ju)☂️交換及資源(yuan)共享，在更換(huan)傳感器時無(wu)須進行标定(dìng)和校準，可做(zuò)到“即插即用(yòng)(Plug&PlAy)”，這樣就極大(da)地方便了用(yong)戶。

2.6單片測溫(wen)系統
單片系(xì)統(System On Chip)是21世紀一(yī)項高新科技(ji)産品。它是在(zai)芯片🍓上💃🏻集成(chéng)一個系統或(huo)子系統，其集(ji)成度将高達(da)108~109元件㊙️/片，這将(jiāng)給IC産業及IC應(ying)用帶🌈來劃時(shí)代的進步。半(ban)導體工業協(xie)會(SIA)對單片系(xì)統集成所作(zuo)的預測見表(biao)1。

表1單片系統(tong)集成電路的(de)發展預測
年(nian) 份 2001 2002 2007 2010
最小線寬(kuān)/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含晶體管(guan)數量/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成本(běn)/(晶體管/毫美(mei)分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片尺寸(cùn)/mm2 750 900 1100 1400
電源電壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新(xin)片I/O數 2000 2600 3600 4800