現代信息(xi)技術的三大(dà)基礎是信息(xī)采集(即傳感(gǎn)器技術)、信☎️息(xī)傳💚輸(通信技(jì)術)和信息處(chu)理(計算機技(ji)術)。傳感📐器屬(shu)🌈于信息技術(shu)的産品，尤其(qi)是溫度傳感(gan)器被廣泛🐇用(yòng)于工農業生(shēng)産、生活等領(ling)域，數量各種(zhong)傳感器。近百(bǎi)🔞年來，溫度🆚傳(chuán)感器的發展(zhǎn)大緻經曆了(le)以㊙️下三個階(jie)段；(1)傳統的分(fen)立式溫度傳(chuan)感器(含敏感(gǎn)元😍件)；(2)模拟集(jí)成溫度傳感(gǎn)器／控制器；(3)智(zhi)能溫度傳感(gan)器。目前，溫度(du)傳感器正從(cóng)模㊙️拟式向數(shù)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(qi)的産品分類(lèi)
1.1模拟集成溫(wen)度傳感器
集(jí)成傳感器是(shi)采用矽半導(dǎo)體集成工藝(yi)而制成的，因(yīn)此亦稱矽💋傳(chuan)感器或單片(pian)集成溫度傳(chuan)感器。模拟集(ji)成溫度傳感(gǎn)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(piàn)上、可完成溫(wen)度測量及拟(nǐ)信号輸🚶‍♀️出功(gōng)能的專用IC。模(mo)拟集成溫度(dù)💞傳感器的💚主(zhu)要特點是功(gōng)能單一(僅✨測(ce)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(wei)功耗😍等，适🐅合(he)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(kong)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(chǎn)品有LM56、AD22105和MAX6509。某些(xie)增強型集成(cheng)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(hao)的程序，這與(yu)智能溫🔴度傳(chuán)感器有某些(xiē)相似之處。但(dàn)它自成系統(tǒng)，工🔞作時并不(bú)🈲受微處理❤️器(qì)的控制，這是(shì)二者的主要(yào)區别🚶‍♀️。

1.3智能溫(wen)度傳感器
智(zhì)能溫度傳感(gǎn)器(亦稱數字(zi)溫度傳感器(qi))是在20世紀90年(nián)代💞中☔期🧡問世(shi)的。它是微電(dian)子技術、計算(suan)機技術和自(zi)動測試技術(shu)🏃(ATE)的結晶。目前(qian)，已開發出多(duō)種智能溫💞度(dù)傳感☔器系列(liè)産品。智⁉️能溫(wen)度傳感器🐕内(nei)部都包含溫(wen)度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信号處(chu)理🌈器、存儲器(qi)(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(te)點是能輸出(chū)溫度數據🐉及(ji)相關的溫度(dù)控制量，适配(pei)各種微控制(zhì)器(MCU)；并且它是(shi)在硬件的基(jī)礎上通過軟(ruan)件來實現測(ce)試功能的。

2智(zhi)能溫度傳感(gan)器發展的新(xin)趨勢
進入21世(shì)紀後，智能溫(wēn)度傳感器正(zhèng)朝着精度佳(jia)、多功能🐇、總線(xian)😄标💛準化、高可(kě)靠性及安全(quan)性、開發虛拟(ni)傳感🔆器和🚩網(wang)絡☀️傳感器、研(yán)💋制單片測溫(wen)系統等方向(xiang)迅速發展。

2.1提(tí)高測溫精度(dù)和分辨力
在(zai)20世紀90年代中(zhong)期最早推出(chu)的智能溫度(dù)傳感器，采用(yong)的是8位A/D轉換(huan)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(ji)推出多種精(jing)度佳、分辨力(li)的智能溫度(dù)傳感器，所用(yòng)的是9~12位A/D轉換(huan)器，分辨力一(yī)般可達0.5~0.0625°C。由美(měi)國DALLAS半導💋體公(gong)司新研制的(de)DS1624型高分辨力(lì)智能溫度傳(chuan)感器，能輸出(chu)13位二進制數(shù)據，其分辨力(li)高達0.03125°C，測溫精(jīng)度爲±0.2°C。爲了提(tí)高多通道智(zhì)能溫度傳感(gan)器的轉換速(su)率，也有♋的芯(xīn)片采用高速(su)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(dì)傳感器、每🌏一(yi)路遠程傳感(gan)器的轉換時(shi)間分别僅爲(wei)27us、9us。

2.2增加測試功(gōng)能
新型智能(neng)溫度傳感器(qi)的測試功能(néng)也在不斷增(zēng)強。例如，DS1629型單(dān)線智能溫度(dù)傳感器增加(jia)了實時日曆(li)時鍾（RTC），使其功(gōng)能更加完善(shàn)。DS1624還增加了存(cún)儲功能，利用(yòng)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(lìng)外，智能溫度(dù)傳感器正從(cong)單通道向多(duo)通道🏃的方向(xiàng)發展。

智能溫(wēn)度傳感器都(dōu)具有多種工(gong)作模式可供(gòng)選擇，主要包(bāo)括單次轉換(huan)模式、連續轉(zhuan)換模式、待機(jī)模式，有的還(hai)增加了低溫(wēn)極限擴展模(mo)式，操作簡便(bian)。對某些智能(néng)溫度傳🏒感器(qì)而言，主機(外(wai)部微處理器(qi)或單片機)還(hai)可通過相應(ying)的寄存器來(lai)設定其A/D轉換(huàn)速率(典型産(chǎn)品爲MAX6654)，分辨力(lì)及轉換時間(jiān)(典型産品爲(wei)DS1624)。

能溫度控制(zhì)器是在智能(neng)溫度傳感器(qi)的基礎上發(fa)展而成的。典(diǎn)型産品有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智(zhi)能溫度控制(zhi)器适配各種(zhong)微控制器，構(gòu)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(wēn)控儀。

2.3總線技(jì)術的标準化(huà)與規範化
目(mu)前，智能溫度(du)傳感器的總(zǒng)線技術也實(shi)現了标準化(hua)、規範化，所采(cai)用的總線主(zhu)要有單線(1-Wire)總(zǒng)線、I2C總線、SMBus總線(xian)和spI總線。溫度(du)傳感器作🌈爲(wei)從機可通過(guò)專用總線接(jiē)口與主機進(jìn)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(die)噪聲及量化(hua)噪聲的能力(li)比較差。新型(xing)智能溫度傳(chuán)感器(例如TMP12/15、LM74、LM83)普(pǔ)遍采用了高(gāo)性能的Σ－Δ式A／Ｄ轉(zhuan)換器，它能以(yi)很高的采樣(yàng)速率和很低(dī)的💃🏻采樣分辨(bian)力将模拟✉️信(xin)号轉換成數(shù)字信号，再利(lì)用過采樣、噪(zao)聲整🏃🏻形，來提(ti)高有🍓效分辨(bian)力。Σ－Δ式A／D轉換器(qi)不僅能濾除(chu)量化噪聲，而(ér)且對外圍元(yuán)♻️件的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻精度要(yào)求💰低；由于采(cǎi)用了🤟數字反(fan)饋方式，因此(cǐ)比較器🐅的失(shī)調電壓及零(ling)🥵點漂移都不(bú)會影響溫度(dù)的轉換精度(dù)。這種智能溫(wēn)度🏃‍♀️傳感器兼(jiān)有抑制串模(mó)幹擾能力強(qiáng)、分辨力高、線(xiàn)性度好、成本(běn)低等優點。

爲(wèi)了避免在溫(wen)控系統受到(dao)噪聲幹擾時(shí)産生誤動作(zuò)，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能㊙️溫(wēn)度傳感器的(de)内部，都設置(zhi)了一個可編(bian)程的“故障排(pái)隊(fAultqueue)”計數器，專(zhuan)用于設定允(yun)許被測溫度(dù)值超過上、下(xià)限的次✔️數。僅(jǐn)當被測溫度(du)連續超過上(shàng)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(fa)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(qi)就複位而不(bu)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(zao)聲幹🧑🏽‍🤝‍🧑🏻擾，都不(bú)會影響溫控(kong)系統的正🧡常(chang)工作。

LM76型智能(neng)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(shàn)的過熱保護(hu)功能，可用來(lái)監控筆記本(běn)電腦和服務(wù)器中CPU及主電(diàn)路的溫度。微(wei)處理器可承(cheng)受的工作溫(wen)度規定爲tH，台(tái)式計算機一(yī)般爲75°C，高檔筆(bi)記本電腦的(de)專用CPU可達100°C。一(yi)旦CPU或主電路(lù)的溫度超出(chu)所設定的上(shang)、下限時， INT端立(lì)即使主機産(chǎn)生中斷，再通(tong)過電源控制(zhì)器發出信号(hao)，迅速将主電(diàn)源關斷起到(dao)保護作用。此(cǐ)外，當溫度超(chāo)過CPU的極限溫(wen)度時，嚴重超(chao)溫報警輸出(chu)端(T_CRIT_A)也能直接(jiē)關斷主電源(yuán)，并且該端還(hai)可通過獨立(lì)的硬件關斷(duan)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(diàn)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(yi)般可承受1000~4000V的(de)靜電放電電(dian)壓。通常是将(jiāng)人體等效于(yú)由100PF電容和1.2K歐(ou)姆電阻串聯(lián)而成的電路(lù)模型，當人體(ti)放電時，TCN75型智(zhì)能溫度傳感(gan)器㊙️的串行接(jiē)🚶‍♀️口端、中斷🏃‍♀️／比(bi)較器信号輸(shū)出端和地址(zhi)輸入端均可(kě)承受1000V的靜電(dian)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(fang)電電壓。

新開(kai)發的智能溫(wēn)度傳感器(例(lì)如MAX6654、LM83)還增加了(le)傳感器故障(zhàng)檢測功能，能(néng)自動檢測外(wài)部晶體管溫(wēn)度傳感器(亦(yì)稱遠♌程傳感(gǎn)器)的開路或(huò)短路故障。MAX6654還(hai)具有選擇“寄(jì)生阻抗抵消(xiāo)”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮寫爲(wèi)prc)模式，能抵消(xiao)遠程傳感器(qì)引線阻抗所(suo)引起的測溫(wen)✍️誤差，即使引(yǐn)線阻抗達到(dào)100歐姆，也不會(huì)影響測量精(jing)度。遠程傳感(gǎn)器引線㊙️可采(cai)用普通雙絞(jiao)線或者帶屏(píng)蔽層的雙絞(jiao)線。

2.5虛拟溫度(du)傳感器和網(wang)絡溫度傳感(gan)器
(1)虛拟傳感(gan)器 利用軟件(jian)可完成傳感(gǎn)器的标定及(jí)校✂️準，以實現(xiàn)性能指标。最(zui)近，美國Ｂ＆Ｋ公司(sī)已開發出一(yī)種基于軟件(jiàn)設置🏃‍♂️的TEDS型虛(xū)拟傳感器，其(qi)主要特點是(shì)每隻傳感器(qi)都有産品序(xu)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(dìng)的有關數據(ju)。使用時，傳感(gǎn)器通過數據(ju)采🏃‍♂️集器接至(zhi)計算機，首先(xian)從計算機輸(shū)入該👄傳感器(qì)的産品序列(liè)号，再從軟盤(pan)上讀出有關(guan)數據，然後自(zi)動完成對傳(chuan)感器的檢查(chá)、傳感🌍器參數(shù)的讀取、傳感(gǎn)器設置和記(ji)錄工作。

(2)網絡(luò)溫度傳感器(qì)
網絡溫度傳(chuan)感器是包含(han)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(xian)将被🚶測溫度(dù)轉🏃換成數字(zì)量，再送給微(wēi)控制器作數(shù)據處理。最後(hou)将測量結⭐果(guo)傳輸給網絡(luò)，以便實現各(gè)傳感器之間(jian)、傳感器與執(zhi)行器之間、傳(chuán)感器與系統(tong)之間的數據(ju)✉️交換及資源(yuán)共享，在更換(huan)傳感器時無(wu)須進行标定(ding)和校準，可做(zuo)到“即插即用(yong)(Plug&PlAy)”，這樣就極大(da)👉地方便了用(yòng)戶。

2.6單片測溫(wen)系統
單片系(xì)統(System On Chip)是21世紀一(yi)項高新科技(ji)産品。它是在(zài)芯片上集成(cheng)一個系統或(huò)子系統，其集(ji)成度将高達(dá)108~109元件/片，這将(jiang)給💁IC産業及IC應(ying)用帶來劃時(shi)代的進步。半(ban)導體工業協(xié)📐會(SIA)對單✌️片系(xi)統集成所作(zuo)的預👉測見表(biǎo)1。

表1單片系統(tǒng)集成電路的(de)發展預測
年(nian) 份 2001 2002 2007 2010
最小線寬(kuan)/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含晶體管(guǎn)數量/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成本(běn)/(晶體管/毫美(měi)分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片尺寸(cun)/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