數字溫度傳感器LM86及其應用

LM86是美國國家半導體公司推出的一款11位遠程半導體數字溫度傳感器，具有雙線(xiàn)系統管理總線(xiàn)(SMBus)串行接口，能夠精確測量自身溫度及外部設備的溫度。芯片內設一個(gè)半導體元件用于感應芯片自身溫度(本地溫度)，遠程傳感器為分立元件二極管或埋設在被測溫的IC內的晶體管連接而成的二極管。只要放置一個(gè)專(zhuān)用二極管在目標裸片，就可以使用LM86準確測量任何ASIC的溫度?！?．75℃的準確性是廠(chǎng)家針對移動(dòng)PentiumⅢ熱敏二極管的1．008典型非理想因素而設計的。

1 工作原理

1．1功能描述

LM86溫度傳感器把一個(gè)使用本地或遠程二極管的基于溫度傳感器的 VBE變量與一個(gè)10位正ADC相結合(LM86的內部結構框圖如圖1所示)。LM86與串行SMBus版本2．0雙線(xiàn)接口相兼容。數字比較器比較被測本地溫度(LT)與本地上限(LHS)、本地下限(LLS)和本地T CRIT(LCS)用戶(hù)編程溫度限制寄存器。被測遠程溫度(RT)以數字量與遠程上限(RHS)、遠程下限(RLS)和遠程T_CRIT(RCS)用戶(hù)編程溫度限制寄存器比較。A-LERT#輸出激活指示比較超出T CRIT或上下限寄存器中的預置值。T CRIT A#輸出通過(guò)內部滯回比較器來(lái)響應，滯回功能通過(guò)設置滯回寄存器(TH)的值來(lái)實(shí)現。當溫度低于T CRIT設置值時(shí)，T CRIT A#有效。當遠程溫度和本地溫度同時(shí)讀時(shí)，滯回寄存器會(huì )受影響。

LM86通過(guò)設置配置寄存器的位可處于低功耗模式。在這種模式下LM86的SMBus接口中所有不需要的電路都關(guān)閉。本地溫度和溫度上下限數據寄存器為8位。11位遠程溫度數據是一個(gè)16位字。兩個(gè)偏移寄存器（RTOLB和RTOHB）用來(lái)補償非理想誤差。報導的遠程溫度讀數通過(guò)對實(shí)際溫度加減偏移寄存器中的值來(lái)調整。

圖2 為L(cháng)M86接線(xiàn)圖，對于兩種封裝MSOP-8或SOIC-8具有同樣的管腳排列。管腳功能詳細說(shuō)明見(jiàn)表1。

1．2主要特點(diǎn)

LM86為單電源供電，直流3．0～3．6 V，典型供電電流0．8 mA。本地溫度精度為25～125℃±3．0℃。遠程二極管溫度精度根據本地溫度的范圍值而有所不同。本地溫度為30℃時(shí)，遠程溫度為80℃±0．75℃；本地溫度為30～50℃時(shí)，遠程溫度在60～100℃士1．0℃之間；0～85℃的本地溫度所對應的遠程溫度為25～125℃土3．O℃。

LM86的存儲溫度在一65～150℃之間。除此之外還有以下特點(diǎn)：

(1)精確傳感遠程IC或二極管連接的裸片溫度；

(2)偏移寄存器允許精確傳感多種類(lèi)型的二極管；

(3)本地溫度傳感；

(4)10位以上信號遠程二極管溫度數據格式，0．125℃分辨率；

(5)與系統停機有用的T CRIT A#輸出；

(6)ALERT#輸出支持SMBus 2．0協(xié)議；

(7)SMBus 2．0兼容接口，支持TIMEOUT：

(8)8管腳MSOP和SOIC封裝。

2報警輸出(ALERRT#)

LM86的ALERT#管腳是一個(gè)低電平有效漏極開(kāi)路報警輸出，由超出溫度限制寄存器所定義的極限溫度轉換所觸發(fā)，報警輸出的復位取決于所用的選擇方式。LM86的ALERT#輸出適用于3種不同的使用方式來(lái)最好地服務(wù)于系統設計者：作為溫度比較器，作為基于中斷標志的溫度和作為SMBus報警系統的一部分。每個(gè)溫度讀數，本地溫度和遠程溫度(LT和RT)與一個(gè)T CRIT溫度限制寄存器(LCS，RCS)相關(guān)，一個(gè)上限溫度限制寄存器(LHS和RHS)和一個(gè)下限溫度限制寄存器(LLS和RLS)。在每個(gè)溫度讀數結束后，數字比較器確定讀數是否高于他的上限溫度限制寄存器T CRIT設置值或低于他的下限設置值。如果這樣，狀態(tài)寄存器中的相應的位被置位，任何超出極限的溫度轉換都會(huì )觸發(fā)報警。通常，配置寄存器中的報警屏敝位必須被清除以便來(lái)觸發(fā)所有模式的報警。

2．1 作為溫度比較的報警輸出

當LM86接在一個(gè)不執行中斷的系統中時(shí)，報警輸出能用作溫度比較器。在這種使用方式下，一旦觸發(fā)報警變低的條件不再存在，報警就解除。例如，如果報警輸出通過(guò)LT>LHS的比較被激活，當這個(gè)條件不再是真時(shí)，報警將保持高。只要所有的寄存器都在初始化時(shí)配置好，這種模式允許不要軟件干預而實(shí)現操作。為了使報警能用作溫度比較器，過(guò)濾器(FILTER)和報警配置寄存器(xBF)中的DO位必須設置為高。
2．2 作為中斷的報警輸出

當LM86用來(lái)觸發(fā)一個(gè)中斷服務(wù)程序時(shí)，ALERT#可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的中斷信號來(lái)完成。在這種系統中，ALERT#用于觸發(fā)一個(gè)中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序沒(méi)有完成之前或正在執行中時(shí)，不希望中斷標志被重復觸發(fā)。在狀態(tài)寄存器讀期間，如果狀態(tài)寄存器中除D7和D2以外的任何位被置位，LM86將把報警屏敝位置位，阻止進(jìn)一步的報警觸發(fā)，直到在中斷服務(wù)程序結束時(shí)主機發(fā)出復位指令使屏敝解除。

下面的步驟描述了一個(gè)使用ALERT#管腳作為中斷標志的系統響應：

(1)主機感應到ALERT#為低；

(2)主機讀LM86狀態(tài)寄存器以確定引起報警的原因；

(3)LM86清除狀態(tài)寄存器，復位報警信號為高，設置報警屏敝位(配置寄存器的D7位)；

(4)主機關(guān)注引起報警的條件。風(fēng)扇被啟動(dòng)，溫度設置極限調整等；

(5)主機復位報警屏敝。

2．3 報警輸出作為一個(gè)SMBus報警

當ALERT#被連接到一個(gè)或多個(gè)其他SMBus兼容器件的報警輸出并且連到主機上時(shí)，一條SMBus報警線(xiàn)被建立。在這種實(shí)現中，LM86的報警將被操作使用ARA(Alert Response Address)協(xié)議。用SMBus指標2．O定義的SMBus 2．O ARA協(xié)議，是一個(gè)用來(lái)輔助主機分解哪部分產(chǎn)生一個(gè)中斷并盡可能不地阻斷系統去服務(wù)于那個(gè)中斷的程序。

ARA，000 1100，是一個(gè)通用的訪(fǎng)問(wèn)地址。沒(méi)有器件曾經(jīng)賦于這個(gè)地址。為了使LM86來(lái)響應ARA命令，濾波器和報警配置寄存器(xBF)中的位DO(報警配置位)必須設置為低。通過(guò)設置配置寄存器的報警屏敝位D7可以解除報警輸出。

3 通訊方式

3．1 SMBus接口

LM86作為SMBus上的從站，所以SMBCLK線(xiàn)是輸入，SMBData線(xiàn)是雙向的。按照SMBus總線(xiàn)規格，LM86有一個(gè)7位從站地址。從A6到A0的所有位已被內部編程，不能夠通過(guò)軟件或硬件來(lái)改變。這個(gè)完整的從站地址是：