數(shù)字溫度傳感器
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2004年4月A版
一般溫度傳感器有熱敏電阻、RTD(電阻溫度檢測器)、熱電偶等。熱敏電阻長期受歡迎是因?yàn)樗哂蟹浅Ｐ〉男螤钜驍?shù)、低成本和高靈敏度。其不足之處是有限的溫度范圍以及缺乏業(yè)界標(biāo)準(zhǔn),使得置換困難。熱敏電阻也需要補(bǔ)償電路來克服非線性度。RTD通常用于精度和穩(wěn)定度要求高的場合,但成本是決定因素。熱電偶用于監(jiān)控極值溫度是理想的,但精度和穩(wěn)定度較差,而且必須非常精確地在控制條件下測試。
由于IC技術(shù)的發(fā)展,設(shè)計(jì)人員可用數(shù)字溫度傳感器替代分立溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器具有價(jià)格低、高精度、適用微型封裝、能工作在寬溫度范圍內(nèi)等優(yōu)點(diǎn)。在很多應(yīng)用中,數(shù)字溫度傳感器正開始替代前面所述的傳感器。幾種溫度傳感器的性能比較見表1。
數(shù)字溫度監(jiān)控
相對于模擬傳感器,數(shù)字溫度檢測器完全是自己獨(dú)立完成工作,不需要另外的電路用于信號(hào)調(diào)理或線性化。數(shù)字溫度檢測器可以直接連接到微控制器,節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間、PCB面積和成本。它們可以靈活地降低電流消耗,這對于電池供電的應(yīng)用特別有用。用戶也可以編程溫度限制值(THIGH和TLOW),以供報(bào)警需求。若超過編程限值,可產(chǎn)生中斷,使微控制器進(jìn)行操作。很多IC設(shè)計(jì)系統(tǒng)為了節(jié)省板大小和降低成本,把ADC和DAC集成在單芯片中。有的還具有內(nèi)置算法,用于消耗最大功率和保持噪聲最小時(shí)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇處在最佳速度。這種傳感器對閉環(huán)應(yīng)用特別有用。
數(shù)字溫度傳感器
數(shù)字溫度傳感器是基于以下原理：二極管連接的晶體管基極-發(fā)射極電壓VBE與其溫度成正比,在工作溫度范圍內(nèi),VBE呈現(xiàn)大約-2 mV/℃負(fù)溫度系數(shù)。實(shí)際上,VBE絕對值隨晶體管而異。為使這些變化為零,電路必須校準(zhǔn)每個(gè)晶體管。解決此問題的通用方法是當(dāng)兩個(gè)不同電流密度加到晶體管發(fā)射極時(shí)比較晶體管ΔVBE變化(見圖1)。用下式求出溫度：
(1)
用I1=NI2代入上式,得到：
(2)
其中N：
