全面了解數字溫度傳感器規范

為了實(shí)現最佳性能并確保系統穩健性，就必須要進(jìn)行系統監控測量。其中一個(gè)必需的典型測量項目就是環(huán)境溫度。使用簡(jiǎn)單的數字溫度傳感器進(jìn)行該測量將為系統設計人員提供如下保證：組件正常工作，系統處于其性能或校準限值范圍內，不會(huì )使用戶(hù)遇到危險。

測量結束后，通常由系統中的微控制器對環(huán)境溫度進(jìn)行相應調整。系統監控微控制器可以改變風(fēng)扇速度、關(guān)閉非必要系統進(jìn)程或使系統智能進(jìn)入省電模式。系統設計人員需全面正確地了解數字溫度傳感器規范以設計系統，并就測量結果采取最佳措施。另外，全面了解傳感器規范將確保在選擇數字溫度傳感器器件時(shí)，可做到權衡得當。

當選擇數字溫度傳感器（也稱(chēng)作串行輸出溫度傳感器）時(shí)，應考慮的主要規范包括精度、分辨率、功耗、接口和封裝。

圖1 數字溫度傳感器總體結構圖

精度

數字溫度傳感器精度表示傳感器讀數和系統實(shí)際溫度之間的誤差。在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中，精度指標和溫度范圍相對應。通常針對不同溫度范圍，有數個(gè)最高精度指標。對于-25～+100℃溫度范圍來(lái)說(shuō)，±2℃精度是很常見(jiàn)的。Analog Device公司的ADT75、Maxim公司的DS75、National公司的LM75以及TI的TMP75均具有這種精度節點(diǎn)。但是，還有更高精度的器件。例如，TI的TMP275在20～100℃溫度范圍內的精度為±0.5℃。

圖2 TMP275溫度誤差與溫度對應關(guān)系的典型性能曲線(xiàn)

雖然溫度精度指標是非常重要的，然而對系統監控應用來(lái)說(shuō)，它并非一定是最為關(guān)鍵的因素。這些應用更重視檢測溫度變化，而不是確定溫度絕對值。

分辨率

數字溫度傳感器分辨率是描述傳感器可檢測溫度變化細微程度的指標。集成于封裝芯片的溫度傳感器本身就是一種模擬傳感器。因此所有數字溫度傳感器均有一個(gè)模數轉換器(ADC)。ADC分辨率將決定器件的總體分辨率，分辨率越高，可檢測到的溫度變化就越細微。

在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中，分辨率是采用位數和攝氏溫度值來(lái)表示的。當采用位數來(lái)考慮分辨率時(shí)，必須多加注意，因為該值可能包括符號位，也可能不包括符號位。此外，該器件的內部電路可能以不同于傳感器總體溫度范圍的值，來(lái)確定內部ADC的滿(mǎn)量程范圍。以攝氏度來(lái)表示的分辨率是一種更直接分辨率值，采用該數值可進(jìn)行設計分析。

現有器件的分辨率從1℃到0.03125℃不等。National公司的LM75通常是一種9位溫度傳感器。關(guān)于前一點(diǎn)，LM75的全工作范圍是-55～+125℃。因此您可能希望分辨率是0.352℃。實(shí)際上，該分辨率被規定為0.5℃。TI的TMP102通常是12位器件，其分辨率為0.0625℃。即使環(huán)境溫度發(fā)生微小變化其也會(huì )提醒微控制器采取相應的措施。