現代(dài)信息技術(shù)的三大基(jī)礎是信息(xī)采集(即傳(chuán)感器技術(shu))、信息傳輸(shū)(通信技術(shu))和信息處(chu)理(計算機(ji)技術)。傳感(gǎn)器屬于信(xìn)息技術的(de)前沿尖端(duān)産品，尤其(qi)是溫度傳(chuán)感器被廣(guǎng)泛用于工(gōng)農業生産(chǎn)、科學研究(jiu)和生活等(děng)領域，數量(liàng)高居各種(zhǒng)傳感器之(zhī)首。近百年(nián)來，溫度傳(chuan)感器的發(fā)展大緻經(jing)曆了以下(xia)三個階段(duan)；(1)傳統的分(fen)立式溫度(dù)傳感器(含(han)敏感元件(jiàn))；(2)模拟集成(cheng)溫度傳感(gǎn)器／控制器(qì)；(3)智能溫度(dù)傳感器。目(mù)前，國際上(shang)新型溫度(dù)傳感器正(zheng)從模拟式(shì)向數字式(shì)、由集成化(hua)向智能化(hua)、網絡化的(de)方向發展(zhǎn)。

１集成溫度(du)傳感器的(de)産品分類(lèi)
1.1模拟集成(chéng)溫度傳感(gǎn)器
集成傳(chuán)感器是采(cǎi)用矽半導(dao)體集成工(gong)藝而制成(chéng)的，因此亦(yì)稱矽傳感(gan)器或單片(piàn)集成溫度(dù)傳感器。模(mo)拟集成溫(wēn)度傳感器(qì)是在20世紀(ji)80年代問世(shì)的，它是将(jiang)溫度傳感(gan)器集成在(zài)一個芯片(piàn)上、可完成(cheng)溫度測量(liàng)及模拟信(xin)号輸出功(gong)能的專用(yong)IC。模拟集成(cheng)溫度傳感(gan)器的主要(yào)特點是功(gōng)能單一(僅(jin)測量溫度(du))、測溫誤差(chà)小、價格低(di)、響應速度(du)快、傳輸距(jù)離遠、體積(ji)小、微功耗(hào)等，适合遠(yuǎn)距離測溫(wen)、控溫，不需(xū)要進行非(fei)線性校準(zhǔn)，外圍電路(lù)簡單。它是(shì)目前在國(guo)内外應用(yong)最爲普遍(biàn)的一種集(jí)成傳感器(qi)，典型産品(pǐn)有AD590、AD592、TMP17、LM135等。

1.2模拟(nǐ)集成溫度(du)控制器
模(mó)拟集成溫(wen)度控制器(qì)主要包括(kuò)溫控開關(guān)、可編程溫(wēn)度控制器(qi)，典型産品(pin)有LM56、AD22105和MAX6509。某些(xiē)增強型集(jí)成溫度控(kòng)制器(例如(rú)TC652/653)中還包含(han)了A/D轉換器(qì)以及固化(hua)好的程序(xu)，這與智能(neng)溫度傳感(gan)器有某些(xiē)相似之處(chu)。但它自成(chéng)系統，工作(zuo)時并不受(shòu)微處理器(qi)的控制，這(zhè)是二者的(de)主要區别(bié)。

1.3智能溫度(du)傳感器
智(zhì)能溫度傳(chuan)感器(亦稱(chēng)數字溫度(du)傳感器)是(shì)在20世紀90年(nián)代中期問(wèn)世的。它是(shi)微電子技(jì)術、計算機(ji)技術和自(zi)動測試技(ji)術(ATE)的結晶(jīng)。目前，國際(ji)上已開發(fā)出多種智(zhi)能溫度傳(chuán)感器系列(lie)産品。智能(neng)溫度傳感(gan)器内部都(dou)包含溫度(du)傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信号(hao)處理器、存(cun)儲器(或寄(jì)存器)和接(jie)口電路。有(yǒu)的産品還(hai)帶多路選(xuǎn)擇器、中央(yang)控制器(cpu)、随(suí)機存取存(cún)儲器(RAM)和隻(zhi)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(dù)數據及相(xiang)關的溫度(dù)控制量，适(shì)配各種微(wei)控制器(MCU)；并(bìng)且它是在(zài)硬件的基(jī)礎上通過(guo)軟件來實(shí)現測試功(gong)能的，其智(zhì)能化程度(du)也取決于(yú)軟件的開(kai)發水平。

2智(zhi)能溫度傳(chuan)感器發展(zhan)的新趨勢(shi)
進入21世紀(ji)後，智能溫(wen)度傳感器(qi)正朝着高(gāo)精度、多功(gōng)能、總線标(biao)準化、高可(kě)靠性及安(an)全性、開發(fa)虛拟傳感(gǎn)器和網絡(luò)傳感器、研(yan)制單片測(cè)溫系統等(deng)高科技的(de)方向迅速(sù)發展。

2.1提高(gao)測溫精度(dù)和分辨力(lì)
在20世紀90年(nian)代中期最(zui)早推出的(de)智能溫度(du)傳感器，采(cai)用的是8位(wei)A/D轉換器，其(qí)測溫精度(du)較低，分辨(biàn)力隻能達(dá)到1°C。目前，國(guó)外已相繼(jì)推出多種(zhǒng)高精度、高(gao)分辨力的(de)智能溫度(dù)傳感器，所(suo)用的是9~12位(wèi)A/D轉換器，分(fen)辨力一般(bān)可達0.5~0.0625°C。由美(mei)國DALLAS半導體(ti)公司新研(yán)制的DS1624型高(gāo)分辨力智(zhì)能溫度傳(chuan)感器，能輸(shū)出13位二進(jìn)制數據，其(qí)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(ci)逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。以AD7817型(xing)5通道智能(neng)溫度傳感(gǎn)器爲例，它(tā)對本地傳(chuán)感器、每一(yi)路遠程傳(chuan)感器的轉(zhuan)換時間分(fen)别僅爲27us、9us。

2.2增(zeng)加測試功(gong)能
新型智(zhì)能溫度傳(chuán)感器的測(ce)試功能也(yě)在不斷增(zeng)強。例如，DS1629型(xing)單線智能(neng)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(chu)功能，利用(yòng)芯片内部(bu)256字節的E2PROM存(cun)儲器，可存(cún)儲用戶的(de)短信息。另(ling)外，智能溫(wēn)度傳感器(qi)正從單通(tōng)道向多通(tong)道的方向(xiang)發展，這就(jiu)爲研制和(hé)開發多路(lù)溫度測控(kong)系統創造(zao)了良好條(tiáo)件。?br>

智能溫(wēn)度傳感器(qi)都具有多(duō)種工作模(mo)式可供選(xuǎn)擇，主要包(bāo)括單次轉(zhuǎn)換模式、連(lian)續轉換模(mó)式、待機模(mó)式，有的還(hái)增加了低(di)溫極限擴(kuò)展模式，操(cāo)作非常簡(jian)便。對某些(xie)智能溫度(du)傳感器而(er)言，主機(外(wai)部微處理(li)器或單片(pian)機)還可通(tōng)過相應的(de)寄存器來(lai)設定其A/D轉(zhuan)換速率(典(diǎn)型産品爲(wèi)MAX6654)，分辨力及(jí)最大轉換(huan)時間(典型(xing)産品爲DS1624)。

能(néng)溫度控制(zhi)器是在智(zhì)能溫度傳(chuán)感器的基(jī)礎上發展(zhǎn)而成的。典(diǎn)型産品有(yǒu)DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能溫度(du)控制器适(shì)配各種微(wei)控制器，構(gou)成智能化(hua)溫控系統(tong)；它們還可(kě)以脫離微(wēi)控制器單(dan)獨工作，自(zi)行構成一(yi)個溫控儀(yí)。

2.3總線技術(shu)的标準化(huà)與規範化(hua)
目前，智能(néng)溫度傳感(gan)器的總線(xiàn)技術也實(shí)現了标準(zhǔn)化、規範化(hua)，所采用的(de)總線主要(yao)有單線(1-Wire)總(zǒng)線、I2C總線、SMBus總(zong)線和spI總線(xian)。溫度傳感(gǎn)器作爲從(cong)機可通過(guò)專用總線(xiàn)接口與主(zhǔ)機進行通(tong)信。

2.4可靠性(xìng)及安全性(xìng)設計
傳統(tong)的A/D轉換器(qì)大多采用(yòng)積分式或(huo)逐次比較(jiao)式轉換技(jì)術，其噪聲(shēng)容限低，抑(yi)制混疊噪(zào)聲及量化(huà)噪聲的能(neng)力比較差(cha)。新型智能(néng)溫度傳感(gǎn)器(例如TMP12/15、LM74、LM83)普(pǔ)遍采用了(le)高性能的(de)Σ－Δ式A／Ｄ轉換器(qì)，它能以很(hěn)高的采樣(yang)速率和很(hěn)低的采樣(yàng)分辨力将(jiāng)模拟信号(hào)轉換成數(shu)字信号，再(zai)利用過采(cǎi)樣、噪聲整(zhěng)形和數字(zi)濾波技術(shu)，來提高有(you)效分辨力(li)。Σ－Δ式A／D轉換器(qi)不僅能濾(lǜ)除量化噪(zao)聲，而且對(dui)外圍元件(jian)的精度要(yao)求低；由于(yu)采用了數(shù)字反饋方(fang)式，因此比(bǐ)較器的失(shī)調電壓及(ji)零點漂移(yi)都不會影(yǐng)響溫度的(de)轉換精度(du)。這種智能(neng)溫度傳感(gǎn)器兼有抑(yi)制串模幹(gan)擾能力強(qiáng)、分辨力高(gāo)、線性度好(hao)、成本低等(deng)優點。

爲了(le)避免在溫(wēn)控系統受(shòu)到噪聲幹(gàn)擾時産生(sheng)誤動作，在(zai)AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能溫(wēn)度傳感器(qì)的内部，都(dōu)設置了一(yi)個可編程(cheng)的“故障排(pai)隊(fAultqueue)”計數器(qì)，專用于設(she)定允許被(bèi)測溫度值(zhi)超過上、下(xia)限的次數(shù)。僅當被測(cè)溫度連續(xu)超過上限(xian)或低于下(xià)限的次數(shù)達到或超(chao)過所設定(dìng)的次數n(n=1~4)時(shí)，才能觸發(fa)中斷端。若(ruò)故障次數(shu)不滿足上(shang)述條件或(huo)故障不是(shì)連續發生(sheng)的，故障計(ji)數器就複(fú)位而不會(huì)觸發中斷(duàn)端。這意味(wei)着假定n=3時(shí)，那麽偶然(rán)受到一次(cì)或兩次噪(zào)聲幹擾，都(dōu)不會影響(xiang)溫控系統(tǒng)的正常工(gōng)作。

LM76型智能(néng)溫度傳感(gǎn)器增加了(le)溫度窗口(kou)比較器，非(fēi)常适合設(shè)計一個符(fú)合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進(jin)配置與電(dian)源接口”)規(guī)範的溫控(kong)系統。這種(zhǒng)系統具有(yǒu)完善的過(guo)熱保護功(gong)能，可用來(lái)監控筆記(jì)本電腦和(hé)服務器中(zhōng)CPU及主電路(lu)的溫度。微(wei)處理器最(zuì)高可承受(shou)的工作溫(wen)度規定爲(wei)tH，台式計算(suàn)機一般爲(wèi)75°C，高檔筆記(jì)本電腦的(de)專用CPU可達(da)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(zhōng)斷，再通過(guò)電源控制(zhi)器發出信(xìn)号，迅速将(jiāng)主電源關(guān)斷起到保(bao)護作用。此(cǐ)外，當溫度(dù)超過CPU的極(jí)限溫度時(shí)，嚴重超溫(wen)報警輸出(chu)端(T_CRIT_A)也能直(zhi)接關斷主(zhǔ)電源，并且(qie)該端還可(kě)通過獨立(lì)的硬件關(guan)斷電路來(lai)切斷主電(dian)源，以防主(zhu)電源控制(zhì)失靈。上述(shù)三重安全(quán)性保護措(cuo)施已成爲(wèi)國際上設(shè)計溫控系(xì)統的新觀(guan)念。

爲防止(zhi)因人體靜(jing)電放電(ESD)而(er)損壞芯片(pian)。一些智能(neng)溫度傳感(gan)器還增加(jia)了ESD保護電(diàn)路，一般可(kě)承受1000~4000V的靜(jing)電放電電(dian)壓。通常是(shì)将人體等(děng)效于由100PF電(dian)容和1.2K歐姆(mu)電阻串聯(lian)而成的電(dian)路模型，當(dang)人體放電(diàn)時，TCN75型智能(neng)溫度傳感(gǎn)器的串行(hang)接口端、中(zhōng)斷／比較器(qi)信号輸出(chū)端和地址(zhǐ)輸入端均(jun1)可承受1000V的(de)靜電放電(dian)電壓。LM83型智(zhì)能溫度傳(chuan)感器則可(kě)承受4000V的靜(jìng)電放電電(dian)壓。

最新開(kāi)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(yì)稱遠程傳(chuán)感器)的開(kai)路或短路(lù)故障。MAX6654還具(ju)有選擇“寄(ji)生阻抗抵(dǐ)消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮(suo)寫爲prc)模式(shi)，能抵消遠(yuan)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(dào)100歐姆，也不(bú)會影響測(cè)量精度。遠(yuǎn)程傳感器(qì)引線可采(cai)用普通雙(shuāng)絞線或者(zhě)帶屏蔽層(céng)的雙絞線(xian)。

2.5虛拟溫度(dù)傳感器和(hé)網絡溫度(du)傳感器
(1)虛(xū)拟傳感器(qì)
虛拟傳感(gan)器是基于(yu)傳感器硬(yìng)件和計算(suan)機平台、并(bing)通過軟件(jian)開發而成(cheng)的。利用軟(ruan)件可完成(cheng)傳感器的(de)标定及校(xiao)準，以實現(xiàn)最佳性能(neng)指标。最近(jìn)，美國Ｂ＆Ｋ公司(sī)已開發出(chū)一種基于(yú)軟件設置(zhi)的TEDS型虛拟(ni)傳感器，其(qí)主要特點(diǎn)是每隻傳(chuán)感器都有(you)唯一的産(chan)品序列号(hào)并且附帶(dài)一張軟盤(pan)，軟盤上存(cún)儲着對該(gai)傳感器進(jìn)行标定的(de)有關數據(ju)。使用時，傳(chuan)感器通過(guò)數據采集(ji)器接至計(jì)算機，首先(xiān)從計算機(jī)輸入該傳(chuan)感器的産(chǎn)品序列号(hào)，再從軟盤(pan)上讀出有(you)關數據，然(ran)後自動完(wán)成對傳感(gǎn)器的檢查(cha)、傳感器參(cān)數的讀取(qu)、傳感器設(she)置和記錄(lù)工作。

(2)網絡(luò)溫度傳感(gan)器
網絡溫(wen)度傳感器(qì)是包含數(shu)字傳感器(qi)、網絡接口(kou)和處理單(dān)元的新一(yi)代智能傳(chuán)感器。數字(zi)傳感器首(shǒu)先将被測(ce)溫度轉換(huan)成數字量(liang)，再送給微(wei)控制器作(zuò)數據處理(li)。最後将測(ce)量結果傳(chuan)輸給網絡(luò)，以便實現(xian)各傳感器(qi)之間、傳感(gan)器與執行(háng)器之間、傳(chuan)感器與系(xi)統之間的(de)數據交換(huàn)及資源共(gong)享，在更換(huan)傳感器時(shí)無須進行(hang)标定和校(xiào)準，可做到(dao)“即插即用(yong)(Plug&PlAy)”，這樣就極(jí)大地方便(bian)了用戶。

2.6單(dan)片測溫系(xi)統
單片系(xi)統(System On Chip)是21世紀(jì)一項高新(xin)科技産品(pǐn)。它是在芯(xin)片上集成(cheng)一個系統(tong)或子系統(tǒng)，其集成度(du)将高達108~109元(yuan)件/片，這将(jiāng)給IC産業及(jí)IC應用帶來(lái)劃時代的(de)進步。半導(dǎo)體工業協(xié)會(SIA)對單片(pian)系統集成(chéng)所作的預(yù)測見表1。目(mù)前，國際上(shàng)一些著名(ming)的IC廠家已(yi)開始研制(zhì)單片測溫(wen)系統，相信(xin)在不久的(de)将來即可(ke)面市。

表1單(dān)片系統集(jí)成電路的(de)發展預測(ce)
年 份 2001 2002 2007 2010
最小(xiao)線寬/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含(hán)晶體管數(shù)量/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成本(běn)/(晶體管/毫(háo)美分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片(piàn)尺寸/mm2 750 900 1100 1400
電源(yuán)電壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新片(piàn)I/O數 2000 2600 3600 4800