遠端數字溫度傳感器

遠端數字溫度傳感器又稱(chēng)為遠端傳感器或二極管溫度傳感器。遠端傳感器用于測量外部晶體管的溫度，可以采用分立晶體管，也可以采用集成在另一IC內部的晶體管，如圖4所示。微處理器、現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)及ASIC往往包含一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，通常稱(chēng)為溫度二極管，與圖4所示類(lèi)似。


圖4. 利用遠端溫度傳感器MAX6642監測外部IC管芯的晶體管(或溫度二極管)溫度

遠端溫度傳感器具有一個(gè)重要優(yōu)勢：可以利用單片IC監測多點(diǎn)溫度。一個(gè)基本的單芯片遠端傳感器，例如，圖4中的MAX6642，可以監測兩個(gè)溫度：自身溫度和外部溫度。外部位置可以是目標IC的管芯，如圖4所示，也可以是被監測電路板的某個(gè)溫度監測點(diǎn)(采用分立式晶體管)。有些遠端傳感器可以監測最多7個(gè)位置的外部溫度。這樣的話(huà)，包括IC和電路板的溫度監測點(diǎn)在內，單芯片能夠監測多達8個(gè)位置。以MAX6602為例，該溫度傳感器具有4路遠端二極管輸入，能夠監測1對集成溫度二極管的FPGA、2個(gè)電路板的溫度監測點(diǎn)(采用分立晶體管)以及MAX6602所在位置的電路板溫度。MAX6602和MAX6642在測量外部溫度二極管時(shí)都能達到±1°C的精度。

電流、光信號及接近檢測

概述

電流檢測對于很多應用都十分關(guān)鍵，有兩種常見(jiàn)的測量方法。

• 一種方法通常用于大電流檢測，往往用來(lái)監測電源。典型應用包括：短路檢測、瞬態(tài)檢測以及電池反接檢測。
  
  
• 電流檢測還用于那些需要檢測弱電流(低至微安級)的系統，例如：光照下能夠產(chǎn)生極小電流的光敏二極管。典型應用包括環(huán)境光檢測、接近檢測以及基于光吸收/發(fā)射的化學(xué)過(guò)程監測。

這些電流檢測技術(shù)都使用了電流檢測放大器(具有多種配置)或互阻放大器(TIA)。以下分別討論各種類(lèi)型的電流檢測放大器。

采用電流檢測放大器檢測電流

測量電流的技術(shù)有多種，但截至目前為止，最常見(jiàn)的是利用檢流電阻進(jìn)行測量。這種方法的基本原理是利用基于運放的差分增益級對檢流電阻兩端的電壓進(jìn)行放大，然后測量放大后的電壓。雖然可以利用分立元件搭建放大電路，但集成電流檢測放大器相對于分立設計具有明顯優(yōu)勢：極小的溫漂、占用極小的印制板(PCB)面積，而且能夠處理較寬的共模范圍。

多數電流檢測設計采用低邊或高邊檢測。在低邊檢測中，檢流電阻與地通路相串聯(lián)。電路只需處理較低的輸入共模電壓，輸出電壓以地為參考。但是，低邊檢流電阻在接地通路增加了所不希望的電阻。高邊檢測中，檢流電阻與正電源電壓相串聯(lián)。此時(shí)負載的一端接地，但高邊電阻必須承受相對較大的共模信號。


電流檢測信號鏈路框圖。關(guān)于Maxim推薦的電流檢測方案的完整信息，請訪(fǎng)問(wèn)：china.maxim-ic.com/detect。

Maxim的高邊電流檢測放大器把檢流電阻連接到電源的正端和被監測電路的電源輸入之間。這種設計避免了接地通道的外接電阻，大大簡(jiǎn)化電路布局，有助于改善電路的總體性能。Maxim提供的單向和雙向電流檢測IC有些帶有內部檢流電阻，有些采用外部檢流電阻。

利用互阻放大器(TIA)檢測光信號

第二種常見(jiàn)的電流測量技術(shù)是利用具有極低輸入偏置電流的運算放大器，例如TIA，它將電流輸入轉換成電壓輸出。這種方法適用于電流非常小、波動(dòng)較大的應用，例如光檢測應用中光敏二極管產(chǎn)生的信號。

一個(gè)簡(jiǎn)單的光敏二極管就是一個(gè)非常準確的光檢測傳感器。光檢測可以用于從基于太陽(yáng)能的電源管理到精密的工業(yè)過(guò)程控制等多種不同應用。由于給定環(huán)境下，光強的變化范圍很大(例如從20klx到100klx)，寬動(dòng)態(tài)范圍成為光信號檢測的一項關(guān)鍵要求。MAX9635等集成方案在器件內部集成了一個(gè)光敏二極管、放大器和模/數轉換器(ADC)，動(dòng)態(tài)范圍為0.03lx至130,000lx。

利用光敏二極管進(jìn)行接近檢測

接近檢測的方案有多種，光敏二極管相對而言能夠提供較高的精度，功耗也更低。光敏二極管受到光照時(shí)，將產(chǎn)生與光強成正比的電流。低輸入噪聲、寬帶緩沖器將該電流傳遞給系統的其它部分?？梢赃x用低輸入噪聲放大器，例如MAX9945，提供精確的測量結果。

傳感器通信接口

傳感器通過(guò)模擬或數字技術(shù)傳輸檢測信息。模擬技術(shù)基于電壓或電流環(huán)；數字信息則通過(guò)CAN、CompoNet®、IO-Link®、RS-485及其它數據接口傳輸。



二進(jìn)制傳感器僅傳輸比特流。通常情況下，被測對象的“有”、“無(wú)”利用邏輯電平表示并進(jìn)行傳輸。此外，當一個(gè)對象(例如閥門(mén)中的活塞)達到預定的臨界點(diǎn)時(shí)，傳感器能夠檢測到這一信息，然后通過(guò)二進(jìn)制接口將信息傳遞給可編程邏輯控制器(PLC)系統。

由于工業(yè)環(huán)境條件惡劣，傳感器接口必須高度可靠，能夠承受各種誤操作和EMI。