現代信(xin)息技術的三大基(ji)礎是信息采集(即(ji)傳感器技術)、信息(xi)傳輸(通信技術)和(he)信息處理(計算機(jī)技術)。傳感器屬于(yu)信息技術的前沿(yan)尖端産品，尤其是(shì)溫度傳感器被廣(guǎng)泛用于工農業生(sheng)産、科學研究和生(shēng)活等領域，數量高(gao)居各種傳感器之(zhi)首。近百年來，溫度(dù)傳感器的發展大(da)緻經曆了以下三(sān)個階段；(1)傳統的分(fen)立式溫度傳感器(qì)(含敏感元件)；(2)模拟(nǐ)集成溫度傳感器(qì)／控制器；(3)智能溫度(dù)傳感器。目前，國際(jì)上新型溫度傳感(gan)器正從模拟式向(xiang)數字式、由集成化(huà)向智能化、網絡化(huà)的方向發展。

１集成(cheng)溫度傳感器的産(chǎn)品分類
1.1模拟集成(chéng)溫度傳感器
集成(chéng)傳感器是采用矽(xī)半導體集成工藝(yì)而制成的，因此亦(yì)稱矽傳感器或單(dān)片集成溫度傳感(gan)器。模拟集成溫度(du)傳感器是在20世紀(jì)80年代問世的，它是(shì)将溫度傳感器集(jí)成在一個芯片上(shàng)、可完成溫度測量(liàng)及模拟信号輸出(chū)功能的專用IC。模拟(nǐ)集成溫度傳感器(qì)的主要特點是功(gōng)能單一(僅測量溫(wēn)度)、測溫誤差小、價(jia)格低、響應速度快(kuài)、傳輸距離遠、體積(ji)小、微功耗等，适合(hé)遠距離測溫、控溫(wen)，不需要進行非線(xian)性校準，外圍電路(lu)簡單。它是目前在(zài)國内外應用最爲(wei)普遍的一種集成(chéng)傳感器，典型産品(pǐn)有AD590、AD592、TMP17、LM135等。

1.2模拟集成溫(wen)度控制器
模拟集(jí)成溫度控制器主(zhǔ)要包括溫控開關(guan)、可編程溫度控制(zhi)器，典型産品有LM56、AD22105和(hé)MAX6509。某些增強型集成(cheng)溫度控制器(例如(rú)TC652/653)中還包含了A/D轉換(huan)器以及固化好的(de)程序，這與智能溫(wēn)度傳感器有某些(xiē)相似之處。但它自(zi)成系統，工作時并(bìng)不受微處理器的(de)控制，這是二者的(de)主要區别。

1.3智能溫(wēn)度傳感器
智能溫(wen)度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是(shì)在20世紀90年代中期(qī)問世的。它是微電(diàn)子技術、計算機技(jì)術和自動測試技(jì)術(ATE)的結晶。目前，國(guó)際上已開發出多(duō)種智能溫度傳感(gǎn)器系列産品。智能(néng)溫度傳感器内部(bù)都包含溫度傳感(gǎn)器、A/D轉換器、信号處(chu)理器、存儲器(或寄(jì)存器)和接口電路(lù)。有的産品還帶多(duō)路選擇器、中央控(kòng)制器(cpu)、随機存取存(cún)儲器(RAM)和隻讀存儲(chu)器(ROM)。智能溫度傳感(gǎn)器的特點是能輸(shu)出溫度數據及相(xiang)關的溫度控制量(liàng)，适配各種微控制(zhì)器(MCU)；并且它是在硬(yìng)件的基礎上通過(guo)軟件來實現測試(shi)功能的，其智能化(hua)程度也取決于軟(ruan)件的開發水平。

2智(zhì)能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢
進入(ru)21世紀後，智能溫度(du)傳感器正朝着高(gao)精度、多功能、總線(xian)标準化、高可靠性(xing)及安全性、開發虛(xū)拟傳感器和網絡(luò)傳感器、研制單片(pian)測溫系統等高科(ke)技的方向迅速發(fā)展。

2.1提高測溫精度(du)和分辨力
在20世紀(jì)90年代中期最早推(tui)出的智能溫度傳(chuán)感器，采用的是8位(wèi)A/D轉換器，其測溫精(jing)度較低，分辨力隻(zhi)能達到1°C。目前，國外(wai)已相繼推出多種(zhong)高精度、高分辨力(lì)的智能溫度傳感(gan)器，所用的是9~12位A/D轉(zhuan)換器，分辨力一般(bān)可達0.5~0.0625°C。由美國DALLAS半導(dǎo)體公司新研制的(de)DS1624型高分辨力智能(neng)溫度傳感器，能輸(shū)出13位二進制數據(jù)，其分辨力高達0.03125°C，測(cè)溫精度爲±0.2°C。爲了提(tí)高多通道智能溫(wen)度傳感器的轉換(huan)速率，也有的芯片(piàn)采用高速逐次逼(bī)近式A/D轉換器。以AD7817型(xíng)5通道智能溫度傳(chuán)感器爲例，它對本(běn)地傳感器、每一路(lù)遠程傳感器的轉(zhuan)換時間分别僅爲(wèi)27us、9us。

2.2增加測試功能
新(xīn)型智能溫度傳感(gan)器的測試功能也(ye)在不斷增強。例如(ru)，DS1629型單線智能溫度(du)傳感器增加了實(shí)時日曆時鍾（RTC），使其(qi)功能更加完善。DS1624還(hái)增加了存儲功能(néng)，利用芯片内部256字(zì)節的E2PROM存儲器，可存(cún)儲用戶的短信息(xi)。另外，智能溫度傳(chuan)感器正從單通道(dào)向多通道的方向(xiang)發展，這就爲研制(zhì)和開發多路溫度(dù)測控系統創造了(le)良好條件。?br>

智能溫(wēn)度傳感器都具有(you)多種工作模式可(kě)供選擇，主要包括(kuo)單次轉換模式、連(lián)續轉換模式、待機(jī)模式，有的還增加(jia)了低溫極限擴展(zhǎn)模式，操作非常簡(jian)便。對某些智能溫(wen)度傳感器而言，主(zhu)機(外部微處理器(qì)或單片機)還可通(tōng)過相應的寄存器(qi)來設定其A/D轉換速(sù)率(典型産品爲MAX6654)，分(fen)辨力及最大轉換(huàn)時間(典型産品爲(wei)DS1624)。

能溫度控制器是(shì)在智能溫度傳感(gǎn)器的基礎上發展(zhan)而成的。典型産品(pǐn)有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能溫度控制(zhì)器适配各種微控(kòng)制器，構成智能化(hua)溫控系統；它們還(hái)可以脫離微控制(zhi)器單獨工作，自行(háng)構成一個溫控儀(yi)。

2.3總線技術的标準(zhǔn)化與規範化
目前(qian)，智能溫度傳感器(qi)的總線技術也實(shi)現了标準化、規範(fan)化，所采用的總線(xian)主要有單線(1-Wire)總線(xian)、I2C總線、SMBus總線和spI總線(xiàn)。溫度傳感器作爲(wei)從機可通過專用(yòng)總線接口與主機(jī)進行通信。

2.4可靠性(xing)及安全性設計
傳(chuan)統的A/D轉換器大多(duō)采用積分式或逐(zhú)次比較式轉換技(ji)術，其噪聲容限低(di)，抑制混疊噪聲及(ji)量化噪聲的能力(li)比較差。新型智能(néng)溫度傳感器(例如(rú)TMP12/15、LM74、LM83)普遍采用了高性(xìng)能的Σ－Δ式A／Ｄ轉換器，它(ta)能以很高的采樣(yàng)速率和很低的采(cǎi)樣分辨力将模拟(ni)信号轉換成數字(zì)信号，再利用過采(cai)樣、噪聲整形和數(shù)字濾波技術，來提(tí)高有效分辨力。Σ－Δ式(shi)A／D轉換器不僅能濾(lǜ)除量化噪聲，而且(qie)對外圍元件的精(jing)度要求低；由于采(cǎi)用了數字反饋方(fāng)式，因此比較器的(de)失調電壓及零點(dian)漂移都不會影響(xiǎng)溫度的轉換精度(dù)。這種智能溫度傳(chuán)感器兼有抑制串(chuan)模幹擾能力強、分(fen)辨力高、線性度好(hǎo)、成本低等優點。

爲(wèi)了避免在溫控系(xì)統受到噪聲幹擾(rao)時産生誤動作，在(zai)AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能溫度傳感(gǎn)器的内部，都設置(zhì)了一個可編程的(de)“故障排隊(fAultqueue)”計數器(qi)，專用于設定允許(xu)被測溫度值超過(guo)上、下限的次數。僅(jǐn)當被測溫度連續(xù)超過上限或低于(yu)下限的次數達到(dao)或超過所設定的(de)次數n(n=1~4)時，才能觸發(fā)中斷端。若故障次(cì)數不滿足上述條(tiáo)件或故障不是連(lian)續發生的，故障計(ji)數器就複位而不(bu)會觸發中斷端。這(zhe)意味着假定n=3時，那(nà)麽偶然受到一次(ci)或兩次噪聲幹擾(rǎo)，都不會影響溫控(kong)系統的正常工作(zuo)。

LM76型智能溫度傳感(gǎn)器增加了溫度窗(chuāng)口比較器，非常适(shi)合設計一個符合(he)ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進配置與電(diàn)源接口”)規範的溫(wēn)控系統。這種系統(tǒng)具有完善的過熱(rè)保護功能，可用來(lai)監控筆記本電腦(nǎo)和服務器中CPU及主(zhǔ)電路的溫度。微處(chu)理器最高可承受(shou)的工作溫度規定(ding)爲tH，台式計算機一(yī)般爲75°C，高檔筆記本(ben)電腦的專用CPU可達(da)100°C。一旦CPU或主電路的(de)溫度超出所設定(dìng)的上、下限時， INT端立(lì)即使主機産生中(zhong)斷，再通過電源控(kong)制器發出信号，迅(xùn)速将主電源關斷(duan)起到保護作用。此(cǐ)外，當溫度超過CPU的(de)極限溫度時，嚴重(zhong)超溫報警輸出端(duān)(T_CRIT_A)也能直接關斷主(zhǔ)電源，并且該端還(hai)可通過獨立的硬(ying)件關斷電路來切(qie)斷主電源，以防主(zhǔ)電源控制失靈。上(shang)述三重安全性保(bao)護措施已成爲國(guo)際上設計溫控系(xi)統的新觀念。

爲防(fáng)止因人體靜電放(fang)電(ESD)而損壞芯片。一(yi)些智能溫度傳感(gǎn)器還增加了ESD保護(hù)電路，一般可承受(shòu)1000~4000V的靜電放電電壓(yā)。通常是将人體等(děng)效于由100PF電容和1.2K歐(ōu)姆電阻串聯而成(cheng)的電路模型，當人(ren)體放電時，TCN75型智能(neng)溫度傳感器的串(chuan)行接口端、中斷／比(bi)較器信号輸出端(duan)和地址輸入端均(jun)可承受1000V的靜電放(fang)電電壓。LM83型智能溫(wen)度傳感器則可承(cheng)受4000V的靜電放電電(dian)壓。

最新開發的智(zhì)能溫度傳感器(例(lì)如MAX6654、LM83)還增加了傳感(gan)器故障檢測功能(neng)，能自動檢測外部(bu)晶體管溫度傳感(gan)器(亦稱遠程傳感(gan)器)的開路或短路(lu)故障。MAX6654還具有選擇(zé)“寄生阻抗抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英(ying)文縮寫爲prc)模式，能(neng)抵消遠程傳感器(qì)引線阻抗所引起(qǐ)的測溫誤差，即使(shǐ)引線阻抗達到100歐(ōu)姆，也不會影響測(ce)量精度。遠程傳感(gǎn)器引線可采用普(pǔ)通雙絞線或者帶(dai)屏蔽層的雙絞線(xiàn)。

2.5虛拟溫度傳感器(qi)和網絡溫度傳感(gǎn)器
(1)虛拟傳感器
虛(xū)拟傳感器是基于(yu)傳感器硬件和計(jì)算機平台、并通過(guo)軟件開發而成的(de)。利用軟件可完成(cheng)傳感器的标定及(ji)校準，以實現最佳(jiā)性能指标。最近，美(měi)國Ｂ＆Ｋ公司已開發出(chū)一種基于軟件設(she)置的TEDS型虛拟傳感(gan)器，其主要特點是(shì)每隻傳感器都有(you)唯一的産品序列(lie)号并且附帶一張(zhāng)軟盤，軟盤上存儲(chu)着對該傳感器進(jin)行标定的有關數(shù)據。使用時，傳感器(qi)通過數據采集器(qì)接至計算機，首先(xiān)從計算機輸入該(gai)傳感器的産品序(xù)列号，再從軟盤上(shang)讀出有關數據，然(ran)後自動完成對傳(chuán)感器的檢查、傳感(gan)器參數的讀取、傳(chuan)感器設置和記錄(lu)工作。

(2)網絡溫度傳(chuan)感器
網絡溫度傳(chuan)感器是包含數字(zì)傳感器、網絡接口(kǒu)和處理單元的新(xin)一代智能傳感器(qì)。數字傳感器首先(xiān)将被測溫度轉換(huan)成數字量，再送給(gei)微控制器作數據(ju)處理。最後将測量(liang)結果傳輸給網絡(luo)，以便實現各傳感(gan)器之間、傳感器與(yǔ)執行器之間、傳感(gǎn)器與系統之間的(de)數據交換及資源(yuan)共享，在更換傳感(gan)器時無須進行标(biao)定和校準，可做到(dao)“即插即用(Plug&PlAy)”，這樣就(jiù)極大地方便了用(yòng)戶。

2.6單片測溫系統(tong)
單片系統(System On Chip)是21世紀(ji)一項高新科技産(chan)品。它是在芯片上(shàng)集成一個系統或(huò)子系統，其集成度(dù)将高達108~109元件/片，這(zhè)将給IC産業及IC應用(yòng)帶來劃時代的進(jìn)步。半導體工業協(xie)會(SIA)對單片系統集(jí)成所作的預測見(jiàn)表1。目前，國際上一(yi)些著名的IC廠家已(yǐ)開始研制單片測(cè)溫系統，相信在不(bú)久的将來即可面(mian)市。

表1單片系統集(ji)成電路的發展預(yu)測
年 份 2001 2002 2007 2010
最小線寬(kuan)/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含晶體管數量(liàng)/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成本/(晶體管/毫(háo)美分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片尺寸/mm2 750 900 1100 1400
電(dian)源電壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新片I/O數 2000 2600 3600 4800