現代(dai)信息技術(shù)的三大基(ji)礎是信息(xī)采集(即傳(chuan)感器技術(shù)🌈)、信息✉️傳輸(shū)(通信技術(shù))和信息處(chù)理(計算機(ji)技術)。傳感(gan)器屬于信(xìn)息技術的(de)⭐産品，尤其(qí)是溫度傳(chuán)感器被廣(guǎng)泛用于工(gong)農業生産(chǎn)、生活等領(ling)域，數量各(gè)種傳感器(qi)。近百年來(lai)，溫度傳感(gǎn)器的🌈發展(zhan)大緻經曆(li)了以下三(san)個階段；(1)傳(chuán)統的分立(li)🙇🏻式溫度傳(chuan)感器(含敏(min)感元🐉件)；(2)模(mó)拟集成溫(wēn)度傳感器(qì)／控制器；(3)智(zhi)能溫度傳(chuán)感器。目前(qian)，溫度傳感(gan)器正從模(mo)拟式向數(shu)字式、由集(ji)成化向智(zhì)能化、網絡(luo)化的🈲方向(xiàng)發展。

１集成(chéng)溫度傳感(gǎn)器的産品(pǐn)分類
1.1模拟(ni)集成溫度(dù)傳感器
集(ji)成傳感器(qi)是采用矽(xī)半導體集(jí)成工藝而(ér)制成的，因(yin)♊此亦稱矽(xī)傳感器或(huò)單片集成(chéng)溫度傳感(gan)器。模拟集(ji)成溫度傳(chuán)感👄器是在(zài)20世紀80年代(dai)問世的，它(ta)是将溫度(du)傳感器集(jí)成在一個(ge)芯片上、可(ke)完成溫度(du)測量及拟(nǐ)信号輸出(chu)功能的專(zhuān)用IC。模拟集(ji)成溫度傳(chuan)感器的😍主(zhu)要特點是(shi)功能單一(yi)(僅測量溫(wēn)度)、測溫誤(wu)差小、價格(gé)低、響應速(su)度快、傳輸(shū)距離遠、體(tǐ)積小、微功(gōng)耗等，适合(hé)遠距離測(ce)溫、控溫，不(bú)需要進行(hang)非線性校(xiào)準，外圍電(dian)路簡單。

1.2模(mo)拟集成溫(wēn)度控制器(qì)
模拟集成(chéng)溫度控制(zhi)器主要包(bao)括溫控開(kai)關、可編程(cheng)溫度控制(zhi)器，典型産(chǎn)品有LM56、AD22105和MAX6509。某(mou)些增強型(xíng)集成溫度(du)🚶控制器(例(li)如TC652/653)中還包(bāo)🐅含了⛷️A/D轉換(huàn)器以及固(gu)化好的程(cheng)序，這與智(zhi)能溫度傳(chuán)感🙇🏻器有某(mǒu)🆚些相似之(zhi)處。但它自(zì)成系統，工(gong)作時并不(bú)受微處理(lǐ)器的控制(zhi)，這是二者(zhe)🈲的主要區(qū)别。

1.3智能溫(wen)度傳感器(qì)
智能溫度(dù)傳感器(亦(yi)稱數字溫(wēn)度傳感器(qi))是在20世紀(ji)90年代中期(qi)問世的。它(tā)是微電子(zi)技術、計算(suàn)機技術和(he)自動🛀🏻測試(shi)技術(ATE)的結(jié)晶。目🔞前，已(yi)開發出多(duō)種智能溫(wēn)度傳感器(qi)系列産品(pǐn)。智💃能溫度(dù)傳感器内(nèi)部都包含(han)🔴溫度傳感(gǎn)👄器、A/D轉換器(qi)💰、信号處理(lǐ)器、存儲器(qì)(或寄存器(qì))和接口電(diàn)路。有的産(chǎn)品還帶多(duō)路選擇🐅器(qì)、控制器(cpu)、随(suí)機存取存(cún)儲器(RAM)和隻(zhī)讀存儲器(qì)(ROM)。智能溫度(dù)傳感器的(de)特點是能(néng)✔️輸出溫度(du)數據🧡及相(xiang)關的溫度(du)控制量，适(shi)配各種微(wei)控制器(MCU)；并(bing)且它是在(zai)硬件的基(ji)礎上通過(guo)💯軟件來實(shi)現測試功(gong)能的。

2智能(néng)溫度傳感(gan)器發展的(de)新趨勢
進(jìn)入21世紀後(hou)，智能溫度(du)傳感器正(zheng)朝着精度(du)佳、多功能(néng)、總線标準(zhǔn)化、高可靠(kao)性及安全(quán)性、開發虛(xu)拟傳感器(qì)和網絡傳(chuán)感器、研♌制(zhì)單片測溫(wēn)系統等方(fang)向迅速發(fā)展。

2.1提高測(ce)溫精度和(hé)分辨力
在(zai)20世紀90年代(dài)中期最早(zao)推出的智(zhì)能溫度傳(chuán)感器，采✉️用(yong)的是✂️8位A/D轉(zhuan)換器，其測(cè)溫精度較(jiao)低，分辨力(lì)隻能達到(dao)1°C。目前，已相(xiàng)繼💰推出多(duo)種🧡精度佳(jiā)、分辨力的(de)智能溫度(du)傳感器，所(suǒ)用的是9~12位(wei)A/D轉換器🏃‍♂️，分(fen)辨力一般(ban)可達0.5~0.0625°C。由美(měi)國DALLAS半導✍️體(tǐ)公司新研(yan)制的DS1624型高(gao)分辨力智(zhi)能溫度傳(chuan)感器，能輸(shū)出13位二進(jin)制數據，其(qi)分辨力高(gāo)達0.03125°C，測溫🏃‍♂️精(jing)度爲±0.2°C。爲了(le)🈚提高多通(tong)道智能溫(wēn)度傳感器(qì)的👨‍❤️‍👨轉換速(sù)率，也有的(de)芯片采用(yòng)高速逐次(cì)逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。以AD7817型(xíng)5通道智能(néng)溫度傳感(gǎn)器爲例，它(ta)對本地傳(chuan)感器、每一(yī)路遠程傳(chuan)感器的轉(zhuan)換時間分(fèn)别僅爲27us、9us。

2.2增(zēng)加測試功(gong)能
新型智(zhì)能溫度傳(chuan)感器的測(cè)試功能也(ye)在不斷增(zeng)強🏃。例如，DS1629型(xing)🌈單線智能(néng)溫度傳感(gan)器增加了(le)實時日曆(lì)時鍾（RTC），使其(qí)功能更加(jia)完善。DS1624還🔴增(zēng)加了存儲(chǔ)功能，利用(yòng)芯片内部(bu)256字節的🤟E2PROM存(cún)儲器，可存(cún)儲用戶的(de)短信息。另(ling)外🔞，智能溫(wen)度傳感器(qì)正從單通(tōng)道向多通(tong)道🐇的方向(xiàng)發展。

智能(neng)溫度傳感(gan)器都具有(yǒu)多種工作(zuo)模式可供(gòng)選擇，主要(yào)包括單次(cì)轉換模式(shì)、連續轉換(huan)模式、待機(jī)模式🛀🏻，有的(de)還增加了(le)低溫極限(xiàn)擴展模式(shi)，操作簡便(biàn)。對某些智(zhì)能✊溫度傳(chuán)感器而言(yán)，主機(外部(bù)微處理器(qi)或單片機(jī))還可通過(guò)相應的寄(ji)存器來設(she)定其A/D轉換(huan)速率(典型(xíng)産品爲㊙️MAX6654)，分(fèn)辨力及轉(zhuǎn)換時間(典(diǎn)型産品爲(wei)DS1624)。

能溫度控(kòng)制器是在(zài)智能溫度(du)傳感器的(de)基礎上發(fā)展而成的(de)。典型産品(pǐn)有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能溫(wēn)度控制器(qì)适配各種(zhǒng)微控制器(qì)，構成智能(néng)化溫控系(xi)統；它們還(hái)可以脫離(lí)微控制器(qì)單獨工作(zuò)，自行構成(chéng)一個溫控(kong)儀。

2.3總線技(ji)術的标準(zhǔn)化與規範(fàn)化
目前，智(zhi)能溫度傳(chuan)感器的總(zǒng)線技術也(ye)實現了标(biāo)準化、規❄️範(fàn)👅化，所采用(yong)的總線主(zhu)要有單線(xiàn)(1-Wire)總線、I2C總線(xian)、SMBus總線和spI總(zong)線。溫度傳(chuan)感器作爲(wèi)從機可通(tong)過專用總(zong)線接口與(yǔ)主機進⛹🏻‍♀️行(háng)通信。

2.4可靠(kào)性及安全(quan)性設計
傳(chuan)統的A/D轉換(huàn)器大多采(cǎi)用積分式(shì)或逐次比(bǐ)較式轉換(huan)⁉️技🔴術，其噪(zao)聲容限低(di)，抑制混疊(die)噪聲及量(liang)化噪聲的(de)能力比較(jiao)差。新型智(zhì)能溫度傳(chuan)感器(例如(rú)TMP12/15、LM74、LM83)普遍采用(yong)了高性能(neng)的Σ－Δ式A／Ｄ轉換(huàn)器，它能♊以(yǐ)很高💋的采(cai)樣速率和(he)很低的采(cǎi)樣分辨力(lì)将模拟信(xìn)号轉換成(chéng)數字信号(hào)，再利用過(guo)采樣、噪聲(shēng)整形，來提(tí)高有效分(fèn)辨力。Σ－Δ式A／D轉(zhuǎn)換器不僅(jin)能濾除量(liang)化噪聲，而(er)且對外圍(wéi)元件的精(jing)度要求低(dī)；由于🔆采用(yòng)了數字反(fǎn)饋方式，因(yīn)此比較器(qi)🌂的失調電(diàn)壓及零點(dian)漂移都不(bú)會影響⚽溫(wēn)度的轉換(huan)精度。這種(zhǒng)智能溫度(dù)🌈傳感器兼(jiān)有抑制串(chuàn)模幹擾能(neng)力強、分辨(biàn)力高、線性(xing)度好、成本(běn)低等優點(dian)。

爲了避免(mian)在溫控系(xì)統受到噪(zào)聲幹擾時(shí)産生誤動(dòng)作，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智(zhì)能溫度傳(chuan)感器的内(nei)部，都設置(zhi)了一個可(kě)編程的“故(gù)障排隊(fAultqueue)”計(jì)數器，專用(yòng)于設定允(yun)許被測溫(wēn)度值超🚶過(guo)上、下限的(de)次數。僅當(dang)被測溫度(dù)連續超過(guò)⛱️上限或低(dī)于下限的(de)次數達到(dao)或超過所(suo)設定的次(ci)數n(n=1~4)時，才能(neng)觸發中斷(duan)端。若故障(zhang)次數不滿(mǎn)足上述條(tiao)件或故障(zhàng)不是連續(xu)發生的，故(gu)障計數器(qì)就複位而(ér)不會觸發(fa)中斷端。這(zhe)意味着假(jiǎ)定n=3時🛀，那麽(me)偶然受到(dao)一次或兩(liǎng)次噪聲幹(gàn)擾，都不會(huì)影響溫控(kòng)❗系統的正(zheng)常工作。

LM76型(xing)智能溫度(dù)傳感器增(zēng)加了溫度(du)窗口比較(jiao)器，非常适(shì)合設計一(yi)個符合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即(jí)“先進配置(zhi)與電源接(jiē)口”)規範的(de)溫控系統(tǒng)。這種系統(tong)具有完善(shan)的過熱保(bǎo)護功能，可(kě)用來監控(kong)筆記本電(diàn)腦和服務(wu)器中CPU及主(zhu)電路的溫(wēn)度。微處理(li)器可承受(shòu)的工作溫(wen)度規定爲(wei)tH，台式計算(suan)機一般爲(wei)75°C，高檔筆記(jì)本電腦的(de)專用CPU可達(dá)100°C。一旦CPU或主(zhu)電路的溫(wēn)度超出所(suǒ)設定的上(shàng)、下限時， INT端(duan)立即使主(zhǔ)機産生中(zhōng)斷，再通過(guo)電源控制(zhi)器發出信(xin)号，迅速将(jiāng)主電源關(guan)斷起到保(bao)護作用。此(cǐ)外，當溫度(du)超過CPU的極(ji)限溫度時(shi)，嚴重超溫(wen)報警輸出(chu)端(T_CRIT_A)也能直(zhi)接關斷主(zhu)電源，并且(qie)該端還可(ke)通過獨立(lì)的硬件關(guan)斷電路來(lái)切斷主電(dian)源，以防主(zhǔ)電源控制(zhi)失靈。

爲防(fáng)止因人體(ti)靜電放電(dian)(ESD)而損壞芯(xīn)片。一些智(zhi)能溫度傳(chuán)感器還增(zēng)加了ESD保護(hu)電路，一般(bān)可承受1000~4000V的(de)靜電放電(diàn)電壓🈲。通常(cháng)是将人體(tǐ)等效于由(you)100PF電容和1.2K歐(ōu)姆電阻串(chuan)聯而成的(de)電路模型(xíng)，當人體放(fang)電時，TCN75型智(zhi)能溫度傳(chuan)感器的串(chuàn)行接口端(duan)、中斷／比較(jiao)器信🔴号輸(shu)出端☁️和地(di)址輸入端(duan)均可承受(shou)1000V的靜電放(fàng)電電壓。LM83型(xíng)智能溫度(du)傳感器則(ze)可承受4000V的(de)靜電放電(diàn)電壓。

新開(kai)發的智能(neng)溫度傳感(gǎn)器(例如MAX6654、LM83)還(hai)增加了傳(chuán)感器故障(zhàng)檢測功能(neng)，能自動檢(jian)測外部晶(jīng)體管溫度(dù)傳感器(亦(yi)稱遠程傳(chuán)感器)的開(kai)🈲路或短路(lù)故障。MAX6654還具(jù)有選擇“寄(ji)生阻抗抵(di)消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文📱縮(suo)寫爲prc)模式(shì)，能抵消遠(yuǎn)程傳🌈感器(qì)引線阻抗(kang)所引🈲起的(de)測溫誤差(cha)，即使引線(xian)阻抗達到(dao)100歐姆，也不(bu)會影響測(ce)量精度。遠(yuǎn)程傳感器(qì)引線可采(cǎi)用普通雙(shuang)絞線或者(zhe)帶屏🌂蔽層(ceng)的雙絞線(xian)。

2.5虛拟溫度(du)傳感器和(he)網絡溫度(dù)傳感器
(1)虛(xū)拟傳感器(qi) 利用軟件(jiàn)可完成傳(chuán)感器的标(biāo)定及校準(zhun)，以實現性(xìng)能指标。最(zui)近，美國Ｂ＆Ｋ公(gong)司已開發(fa)出一種✨基(jī)于🈲軟件🔆設(shè)置的TEDS型虛(xu)拟☀️傳感器(qì)，其主要特(te)點是每隻(zhi)傳感🧑🏽‍🤝‍🧑🏻器都(dou)有産品序(xu)列号并且(qiě)附帶一張(zhāng)軟盤，軟盤(pan)上存儲🆚着(zhe)對該傳‼️感(gǎn)器進行🔞标(biao)定的有關(guan)數據。使用(yòng)時，傳感器(qi)通過數據(ju)采集器接(jie)至計算機(jī)，首先從🚶‍♀️計(ji)算機輸入(rù)該傳感器(qi)的産品🤩序(xu)列号，再從(cóng)軟📧盤上♈讀(du)出有關✊數(shu)據，然後自(zi)動完成對(dui)傳感器的(de)檢查、傳感(gǎn)器參數的(de)讀取、傳🙇🏻感(gǎn)器設置和(hé)記錄工作(zuo)。

(2)網絡溫度(dù)傳感器
網(wǎng)絡溫度傳(chuan)感器是包(bao)含數字傳(chuan)感器、網絡(luo)接口和處(chù)理單‼️元的(de)新一代智(zhi)能傳感器(qi)。數字傳感(gǎn)器首先❌将(jiang)被測溫度(dù)轉👄換成數(shù)字量，再送(sòng)給微控制(zhì)器作數據(jù)處理👌。最後(hòu)将測量結(jie)果傳輸給(gei)網絡👈，以便(biàn)實現各傳(chuan)感器之間(jian)、傳感器與(yu)執行器之(zhi)間、傳感器(qi)與系統🔴之(zhi)間的數據(jù)交換及資(zī)源共享，在(zai)更換傳感(gǎn)器時無須(xū)進行标定(ding)和校準，可(kě)做到“即☁️插(chā)即用(Plug&PlAy)”，這樣(yang)就極大⛱️地(dì)方便了用(yòng)戶。

2.6單片測(cè)溫系統
單(dān)片系統(System On Chip)是(shì)21世紀一項(xiàng)高新科技(jì)産品。它是(shì)在芯片上(shang)🈲集成一個(ge)系統或子(zi)系統，其集(ji)成度将高(gāo)達108~109元件/片(piàn)，這将給IC産(chan)業及IC應🧡用(yong)帶來劃時(shi)代的進步(bu)。半導體🐉工(gōng)業協會(SIA)對(dui)單🐉片系統(tǒng)集成所作(zuò)的預測見(jian)表1。

表1單片(piàn)系統集成(chéng)電路的發(fā)展預測
年(nián) 份 2001 2002 2007 2010
最小線(xian)寬/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含晶(jīng)體管數量(liang)/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成本/(晶(jing)體管/毫美(měi)分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片尺(chǐ)寸/mm2 750 900 1100 1400
電源電(dian)壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新片I/O數(shù) 2000 2600 3600 4800