現代(dai)信息技術(shù)的三大基(jī)礎是信息(xi)采集(即傳(chuan)感器技術(shu)🈲)、信息傳‼️輸(shū)(通信技術(shù))和信息處(chu)理(計算機(ji)技術🌈)。傳感(gan)✍️器屬于信(xin)🍓息技術的(de)産品，尤其(qi)是溫度傳(chuán)感器被廣(guǎng)泛用于工(gōng)農業生❓産(chan)、生活等領(lǐng)域，數量各(ge)種傳感器(qì)。近百年來(lai)，溫度傳感(gǎn)器的發展(zhǎn)大緻經曆(li)了以下三(san)個階段；(1)傳(chuan)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(qi)／控制器；(3)智(zhì)能溫度傳(chuan)感器。目前(qián)，溫度傳感(gan)器正從模(mo)🔆拟式向數(shu)字式、由集(jí)成化向💰智(zhì)能化、網絡(luò)化的方向(xiang)發展。

１集成(chéng)溫度傳感(gǎn)器的産品(pin)分類
1.1模拟(nǐ)集成溫度(dù)傳感器
集(jí)成傳感器(qì)是采用矽(xī)半導體集(ji)成工藝而(ér)制成的，因(yīn)此亦稱矽(xī)傳感器或(huo)單片集成(cheng)溫度傳感(gǎn)器。模拟集(ji)成🛀溫度傳(chuan)感器是在(zài)20世紀80年代(dài)問世的，它(tā)是将溫度(du)傳感器集(jí)成✨在一個(gè)芯片上、可(kě)完成溫度(dù)測量及拟(ni)信号輸出(chū)功能的專(zhuān)用IC。模拟集(jí)成溫度傳(chuan)感器的主(zhǔ)要特點是(shi)功能單一(yi)(僅測量溫(wēn)度)、測溫誤(wù)差小、價🍓格(gé)低、響應速(sù)度快、傳輸(shū)距離遠、體(tǐ)積小、微功(gōng)耗等，适合(he)遠距離測(ce)溫、控溫，不(bú)需要進行(hang)非線性校(xiao)準，外圍♉電(dian)路簡單。

1.2模(mo)拟集成溫(wēn)度控制器(qi)
模拟集成(cheng)溫度控制(zhì)器主要包(bāo)括溫控開(kāi)關、可編程(cheng)溫度控制(zhì)器，典型産(chan)品有LM56、AD22105和MAX6509。某(mou)些增強型(xíng)集成溫度(du)控制🐆器(例(lì)如TC652/653)中還包(bāo)含了🌈A/D轉換(huan)器以及固(gù)化好的程(chéng)🐅序，這與智(zhì)能溫度傳(chuán)感器有某(mou)些相似🈚之(zhī)處。但它自(zì)成系統，工(gong)作時并不(bu)受微處理(li)器的控制(zhì)🐉，這是二者(zhě)的主要區(qu)别。

1.3智能溫(wen)度傳感器(qì)
智能溫度(dù)傳感器(亦(yì)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(hé)自動測試(shi)技術(ATE)的結(jie)晶。目前，已(yǐ)開發出多(duo)種智能溫(wen)度傳感器(qi)系列産品(pǐn)。智能溫度(du)傳感器内(nei)部都包含(hán)♻️溫度傳感(gǎn)器、A/D轉換器(qi)、信号處理(li)😍器、存儲器(qì)(或寄存器(qi))和接口電(dian)路。有的産(chǎn)品還帶多(duo)路選擇器(qi)、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(du)傳感器的(de)特點是能(néng)🔴輸出溫度(du)數據及相(xiàng)關的溫度(dù)控制量，适(shì)配各種微(wei)控制器(MCU)；并(bing)✨且它是在(zài)硬件的基(jī)礎上通過(guo)軟件來實(shi)❓現測試功(gōng)能💯的。

2智能(neng)溫度傳感(gǎn)器發展的(de)新趨勢
進(jin)入21世紀後(hou)，智能溫度(du)傳感器正(zhèng)朝着精度(dù)佳、多功能(neng)、總線标準(zhǔn)🏃化、高可靠(kào)性及安全(quán)性、開發虛(xu)拟傳感器(qi)和網絡傳(chuán)感器、研制(zhi)單片測溫(wēn)系統等方(fang)向迅速發(fa)展。

2.1提高測(cè)溫精度和(he)分辨力
在(zai)20世紀90年代(dai)中期最早(zao)推出的智(zhì)能溫度傳(chuan)感器，采用(yong)的是❤️8位A/D轉(zhuan)換器，其測(ce)溫精度較(jiao)低，分辨力(li)隻能達到(dao)1°C。目前，已相(xiang)繼👨‍❤️‍👨推出多(duō)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(bān)可達0.5~0.0625°C。由美(měi)國DALLAS半導體(tǐ)公司新研(yán)制的DS1624型高(gao)分辨力😍智(zhi)能溫度傳(chuán)感器，能輸(shu)出13位二進(jin)制數據，其(qí)分辨力高(gao)達0.03125°C，測溫精(jīng)度爲±0.2°C。爲了(le)提高多通(tong)道智能溫(wen)度傳感器(qì)的轉換速(su)率，也有的(de)芯片采用(yòng)高速逐次(ci)逼近式A/D轉(zhuan)換器。以AD7817型(xíng)5通道智能(néng)溫度傳☀️感(gǎn)器爲例，它(tā)對本地傳(chuán)感器、每一(yī)路遠程傳(chuan)感器的轉(zhuǎn)🤟換時間分(fèn)别僅爲27us、9us。

2.2增(zeng)加測試功(gong)能
新型智(zhi)能溫度傳(chuán)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(neng)溫度傳感(gǎn)器增加了(le)實時日曆(lì)時鍾（RTC），使其(qi)功能更加(jiā)完善。DS1624還增(zēng)加了存儲(chu)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(lìng)外，智能溫(wen)度傳感器(qi)正從單通(tōng)道向多通(tong)道的方向(xiang)發展。

智能(neng)溫度傳感(gǎn)器都具有(yǒu)多種工作(zuo)模式可供(gong)選擇，主要(yao)包括單次(ci)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(bian)。對某些智(zhì)能溫度傳(chuán)感器而言(yán)，主機(外部(bu)微處理器(qì)或單🔞片機(ji))還可通過(guò)相應的寄(jì)存器來設(shè)定其A/D轉換(huan)速率🔞(典型(xing)産品爲🏃‍♂️MAX6654)，分(fèn)辨力及轉(zhuan)換時間(典(diǎn)型産品爲(wei)DS1624)。

能溫度控(kong)制器是在(zai)智能溫度(du)傳感器的(de)基礎上發(fā)展而成的(de)。典型産品(pin)有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能溫(wen)度控制器(qì)适配各種(zhǒng)微控制器(qì)，構成智能(neng)化溫控系(xi)統；它們還(hái)可以脫離(li)微控制器(qì)單獨工作(zuo)，自行構成(chéng)一個溫👅控(kòng)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(chuán)感器的總(zong)線技術也(yě)實現了标(biao)準化、規範(fan)化，所采用(yong)的總線主(zhǔ)要有單線(xiàn)(1-Wire)總線、I2C總線(xiàn)、SMBus總線和spI總(zong)線。溫度傳(chuán)感器作🔅爲(wei)從機可通(tōng)過專用總(zǒng)線🧑🏾‍🤝‍🧑🏼接口與(yu)主機進行(hang)通信。

2.4可靠(kao)性及安全(quan)性設計
傳(chuán)統的A/D轉換(huàn)器大多采(cai)用積分式(shi)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(liàng)化噪聲的(de)能力比較(jiào)差。新型智(zhì)能溫度傳(chuan)感器(例如(ru)TMP12/16、LM74、LM83)普遍采用(yòng)了高性能(néng)的Σ－Δ式A／Ｄ轉換(huan)🔆器，它能以(yi)很高的采(cǎi)樣速率和(he)很低的采(cai)樣分辨力(li)将模拟信(xìn)号轉換成(cheng)數字信号(hào)，再利用過(guo)🔆采樣、噪聲(sheng)整形，來提(tí)高有效分(fen)辨力。Σ－Δ式A／D轉(zhuǎn)換器不僅(jin)能⛷️濾除量(liang)化噪聲✏️，而(ér)且對外圍(wéi)元件的精(jīng)度要求低(dī)；由于采用(yong)了數字反(fǎn)饋方式，因(yin)此比較器(qi)的失調電(dian)壓及零點(dian)漂移都不(bú)會影響溫(wēn)度的轉換(huan)精度。這種(zhong)智能溫度(dù)傳感器兼(jiān)有抑制串(chuan)模幹擾🏃能(neng)力強、分辨(bian)力高、線性(xìng)度好、成本(ben)低等優點(dian)。

爲了避免(miǎn)在溫控系(xì)統受到噪(zao)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(chuán)感器的内(nèi)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(yǔn)許被測溫(wēn)度值超過(guo)上、下限的(de)次💁數。僅當(dāng)被測溫度(dù)連續超過(guò)上限或低(dī)于下限的(de)次數達到(dào)或超過所(suo)設定的次(ci)數n(n=1~4)時，才能(néng)觸發中斷(duàn)端。若故障(zhàng)次數不滿(mǎn)足上述條(tiao)👅件或故障(zhàng)不😘是連續(xu)發生的，故(gù)🤞障計數器(qì)就複位而(ér)❗不會觸發(fā)中斷端。這(zhè)意味着假(jia)定n=3時💋，那麽(me)偶然受到(dào)一次或兩(liang)次噪聲幹(gan)擾，都不會(huì)影響溫控(kòng)系統的正(zhèng)🤩常工作。

LM76型(xíng)智能溫度(du)傳感器增(zeng)加了溫度(dù)窗口比較(jiao)器，非常适(shi)合設計一(yi)個符合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即(jí)“先進配置(zhì)與電源接(jie)口”)規範的(de)溫控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有完善(shan)的過熱保(bao)護功能，可(kě)用來監控(kòng)筆記本電(diàn)腦和服務(wù)器中CPU及主(zhǔ)電路的溫(wēn)度。微處理(lǐ)器可承受(shou)的工作溫(wēn)度規定爲(wèi)tH，台式計算(suàn)機一般爲(wei)75°C，高檔筆記(ji)本電腦的(de)專用CPU可達(dá)100°C。一旦CPU或主(zhǔ)電路的溫(wēn)度超出所(suǒ)設定的上(shang)、下限時， INT端(duān)立即使主(zhu)機産生中(zhong)斷，再通過(guo)電源控制(zhì)器發出信(xìn)号，迅速将(jiāng)主電源關(guan)斷起到保(bao)護作用。此(ci)外，當溫度(dù)超過CPU的極(ji)限溫度時(shí)，嚴重超溫(wen)報警輸出(chū)端(T_CRIT_A)也能直(zhi)接關斷主(zhǔ)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(diàn)源，以防主(zhǔ)電源控制(zhi)失靈。

爲防(fáng)止因人體(tǐ)靜電放電(diàn)(ESD)而損壞芯(xīn)片。一些智(zhi)能溫度傳(chuan)感器還增(zēng)加了ESD保護(hu)電路，一般(ban)可承受1000~4000V的(de)靜電放電(diàn)電壓。通常(cháng)是将人體(ti)等效于由(you)100PF電容和1.2K歐(ou)姆電阻串(chuàn)聯而成的(de)🌏電路模型(xíng)，當人體放(fàng)電時，TCN75型智(zhì)能溫度傳(chuán)感器的串(chuàn)行接口端(duan)、中斷✍️／比較(jiao)器信号輸(shū)出端和地(di)址輸入端(duan)均可承受(shòu)😄1000V的靜電放(fàng)電電壓。LM83型(xíng)智能溫度(dù)傳感器則(zé)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(hái)增加了傳(chuán)感器🏃🏻故障(zhang)檢測🔆功能(néng)，能自動檢(jian)測外部晶(jing)體管溫度(dù)傳感器(亦(yì)稱遠程傳(chuan)感器)的開(kāi)路或短路(lu)故障。MAX6654還具(ju)有選擇“寄(ji)生阻抗抵(di)🈲消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮(suo)寫爲prc)模式(shi)，能抵消遠(yuǎn)程傳感器(qi)引線阻抗(kàng)所引起的(de)測溫👅誤差(cha)，即使🧡引線(xiàn)阻抗達到(dào)100歐姆，也不(bú)會影響測(ce)量精度。遠(yuan)程📱傳感器(qi)引線🐕可采(cǎi)用普通雙(shuang)絞線或者(zhe)帶屏♍蔽層(céng)的雙絞線(xian)。

2.5虛拟溫度(du)傳感器和(he)網絡溫度(du)傳感器
(1)虛(xu)拟傳感器(qi) 利用軟件(jiàn)可完成傳(chuán)感器的标(biao)定及校準(zhǔn)，以實現性(xìng)能指标。最(zuì)近，美國Ｂ＆Ｋ公(gōng)司已開發(fa)出一種基(ji)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(zhang)軟盤，軟盤(pán)上存儲着(zhe)對該傳㊙️感(gǎn)器進行标(biao)定的有關(guan)數據。使用(yong)時，傳感器(qi)通過數據(jù)采集器接(jiē)至計算機(jī)，首先從計(ji)算機輸入(ru)該傳感器(qi)的産品序(xù)列号，再從(cóng)軟盤上讀(du)出有關數(shù)據，然後自(zì)動☂️完成對(dui)傳感器的(de)檢查、傳感(gan)器參數的(de)讀取、傳感(gan)器設置和(he)記錄🔅工作(zuò)。

(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(luò)接口和🥵處(chu)理單♉元的(de)新一代智(zhi)能傳感器(qì)。數字傳感(gǎn)器首先将(jiang)被⭕測溫度(dù)轉換成數(shu)字🤞量，再送(song)給微控制(zhi)器作數🌍據(ju)處理。最後(hou)将測量結(jie)😍果傳輸給(gěi)網絡☀️，以便(biàn)實現各傳(chuan)感器之✌️間(jiān)、傳感器與(yu)執行器之(zhi)間、傳感器(qì)與系統之(zhi)間的數據(ju)交換及資(zī)源👨‍❤️‍👨共享，在(zai)更換傳感(gǎn)器時無須(xu)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(ce)溫系統
單(dān)片系統(System On Chip)是(shi)21世紀一項(xiang)高新科技(jì)産品。它是(shi)在芯片‼️上(shàng)集成一💘個(ge)系統或子(zi)系統，其集(jí)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(shí)代的進步(bu)。半導體工(gōng)業協會(SIA)對(duì)單片系統(tong)集成所🤟作(zuò)的預測見(jiàn)表1。

表1單片(piàn)系統集成(cheng)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(jing)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(diàn)壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新片I/O數(shu) 2000 2600 3600 4800