現代(dài)信息技術的三(sān)大基礎是信息(xī)采集(即傳感器(qì)技術)、信息❗傳輸(shū)(通信技術)和信(xin)息處理(計算機(ji)技術)。傳感器屬(shu)于信👈息技術的(de)産品，尤其是溫(wen)度傳感器🍉被廣(guang)泛用于工⛱️農業(ye)生産、生活等領(ling)域，數量各種傳(chuán)感器。近百年來(lái)，溫度傳感器的(de)發展大緻♉經曆(li)了以🈲下三個階(jie)段；(1)傳統的分立(lì)式溫度傳感器(qi)(含敏感元💯件)；(2)模(mo)拟集成溫度傳(chuán)感器／控制器；(3)智(zhi)能溫度傳感器(qi)。目前，溫度傳感(gǎn)器👅正從模拟式(shì)向數字式、由集(ji)成化向智能化(hua)、網絡化的方向(xiàng)發展。

１集成溫度(du)傳感器的産品(pǐn)分類
1.1模拟集成(cheng)溫度傳感器
集(jí)成傳感器是采(cai)用矽半導體集(jí)成工藝而制成(cheng)的🥵，因💃此亦🏒稱💚矽(xī)傳感器或單片(piàn)集成溫度傳感(gǎn)器。模拟集成⁉️溫(wēn)度傳感器是在(zài)20世🌐紀80年代問世(shì)的，它是将溫度(du)傳感器集成在(zài)一個芯片上、可(kě)完成☁️溫度測量(liang)及🏃🏻‍♂️拟信号輸出(chū)功能的💋專用IC。模(mo)拟集成溫度傳(chuan)感器的主要特(te)點是功能單一(yi)(僅測量溫度)、測(ce)🐕溫誤差小、價💚格(ge)低、響應速度快(kuai)、傳輸距離遠、體(tǐ)積小、微功耗等(děng)，适👨‍❤️‍👨合遠距離測(ce)溫、控溫，不需要(yào)進行非線性校(xiao)準，外圍👉電路簡(jian)單。

1.2模拟集成溫(wen)度控制器
模拟(nǐ)集成溫度控制(zhì)器主要包括溫(wēn)控開關、可編程(chéng)💃🏻溫度☎️控制🈲器💛，典(diǎn)型産品有LM56、AD22105和MAX6509。某(mou)些增強型集成(chéng)溫度控制器(例(lì)如TC652/653)中還包含了(le)A/D轉換器以及固(gu)化好的程序，這(zhè)與智能溫度傳(chuán)感器有某些相(xiang)似之處。但它自(zi)☔成系統，工作時(shi)并不受微處理(lǐ)器的控制，這是(shì)二者的主要區(qū)别❤️。

1.3智能溫度傳(chuan)感器
智能溫度(dù)傳感器(亦稱數(shu)字溫度傳感器(qì))是在20世紀90年代(dài)中期問世的。它(tā)是微電子技術(shù)、計算機技術和(he)🈲自動測試技術(shù)(ATE)的結晶。目前，已(yǐ)開發出多種智(zhì)能溫度傳感器(qi)系列産品。智能(neng)溫度傳感器⁉️内(nèi)部都包含溫度(du)傳感器、A/D轉換器(qì)、信号處理器、存(cún)儲器⭐(或寄存器(qì))和接口電路。有(you)的産品還帶多(duo)路選擇器、控制(zhì)器(cpu)、随機存取存(cun)儲器(RAM)和隻讀存(cún)儲器(ROM)。智能溫度(du)傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度(du)數據🛀及相關的(de)溫度控制量，适(shì)配各種微控制(zhì)器(MCU)；并且它是在(zài)硬件的🏃🏻‍♂️基♊礎上(shang)通過軟件來實(shí)現測試功能的(de)。

2智能溫度傳感(gan)器發展的新趨(qū)勢
進入21世紀後(hou)，智能溫度傳感(gǎn)器正朝着精度(dù)佳、多功能🏃‍♂️、總線(xian)标準🐕化、高可靠(kào)性及安全性、開(kai)發虛拟傳感器(qi)和網絡⛱️傳感💯器(qì)、研🤟制單片測溫(wen)系統等方向迅(xùn)速發展。

2.1提高測(ce)溫精度和分辨(bian)力
在20世紀90年代(dai)中期最早推出(chū)的智能溫度傳(chuan)感器，采🛀🏻用📱的是(shi)8位A/D轉換器，其測(ce)溫精度較低，分(fèn)辨力隻能達🚶到(dao)1°C。目前，已相繼🔞推(tui)出✊多種精度佳(jiā)、分辨力的智能(neng)溫度傳感器，所(suǒ)用🈲的是9~12位A/D轉換(huan)器，分辨力一般(bān)可達0.5~0.0625°C。由美國DALLAS半(ban)導體公司新研(yán)制的DS1624型高分辨(bian)力智能溫度❄️傳(chuán)感器，能輸出13位(wei)二進制數據，其(qí)分辨🧑🏾‍🤝‍🧑🏼力高達0.03125°C，測(ce)溫精度爲±0.2°C。爲了(le)提🐅高多通道智(zhì)能溫度傳感器(qi)的轉換速率，也(yě)有的芯片🐆采用(yong)高速逐次逼近(jin)式A/D轉換器。以AD7817型(xíng)5通道智能溫度(du)傳💋感器爲例，它(tā)對本💞地傳感器(qi)、每一路遠程傳(chuan)感器的轉換時(shi)間分别僅爲27us、9us。

2.2增(zeng)加測試功能
新(xīn)型智能溫度傳(chuan)感器的測試功(gong)能也在不斷增(zeng)強。例如，DS1629型單線(xiàn)智能溫度傳感(gǎn)器增加了實時(shi)日曆時鍾（RTC），使其(qí)功能更🔴加完善(shàn)。DS1624還🈲增加了存儲(chu)功能，利用芯片(piàn)内部256字節的E2PROM存(cún)儲器，可存儲用(yong)戶的短信息。另(lìng)外，智能溫度傳(chuan)感器正從單通(tong)道向多通道㊙️的(de)方向發展。

智能(neng)溫度傳感器都(dōu)具有多種工作(zuo)模式可供選擇(zé)，主要包括單次(cì)轉換模式、連續(xu)轉換模式、待機(ji)模式，有的還增(zeng)加了🏃🏻低溫極限(xian)擴展模式，操作(zuo)簡便。對某👈些智(zhi)能溫度傳感器(qi)而🐆言，主機⛷️(外部(bù)微處理器或單(dan)片機)還可通過(guo)相應🌈的寄存器(qì)來設定其A/D轉換(huàn)速率⭐(典型産品(pǐn)爲MAX6654)，分辨力及轉(zhuǎn)換時間(典型産(chan)品爲DS1624)。

能溫度控(kong)制器是在智能(néng)溫度傳感器的(de)基礎上發展而(ér)⭕成的。典型産品(pǐn)有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能溫度控(kong)制器适配各種(zhong)微控✂️制器，構成(chéng)🔞智能化溫控系(xì)統；它們還可以(yǐ)脫離微控制❤️器(qì)單獨工作，自行(hang)構成✏️一個溫控(kong)儀。

2.3總線技術的(de)标準化與規範(fan)化
目前，智能溫(wen)度傳感器的總(zong)線技術也實現(xiàn)了标準化、規🚶‍♀️範(fàn)化，所采用的總(zǒng)線主要有單線(xian)(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總線(xian)和spI總線。溫度傳(chuán)感器作爲從機(ji)可通過專用總(zǒng)線🥰接口與主機(ji)進行通信。

2.4可靠(kào)性及安全性設(shè)計
傳統的A/D轉換(huan)器大多采用積(ji)分式或逐次比(bi)較式轉換技術(shu)，其🔱噪聲容限低(di)，抑制混疊噪聲(sheng)及量化噪聲👄的(de)能力比較差。新(xin)型智能溫度傳(chuan)感器(例如TMP12/17、LM74、LM83)普遍(bian)采用了高🤞性能(neng)的🌈Σ－Δ式A／Ｄ轉換器，它(ta)能以很高的采(cǎi)樣速率和很低(di)的采樣分辨力(li)将模拟信号轉(zhuǎn)換成數字信✊号(hào)，再利用過🈲采樣(yang)、噪聲整形，來提(ti)高有效分辨力(li)。Σ－Δ式A／D轉換器不僅(jin)能🈲濾除量化噪(zào)聲，而且對外圍(wei)元件的精度要(yao)求低；由于采用(yòng)了🤩數字反饋方(fāng)式，因此比較器(qi)的失調電壓及(ji)零點漂移都不(bu)會影響溫度的(de)轉✂️換精度。這種(zhong)智能溫度👌傳感(gan)器兼有抑制串(chuan)模幹擾❓能力強(qiáng)、分辨力高、線性(xing)度好、成本低等(deng)優✨點。

爲了避免(mian)在溫控系統受(shòu)到噪聲幹擾時(shí)産生誤動作，在(zai)AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能溫度傳(chuán)感器的内部，都(dou)設置了一個可(ke)🏃編程的“故障排(pai)隊(fAultqueue)”計數器🎯，專用(yòng)于設定允許被(bei)測溫🍓度值超過(guò)上、下限的次👌數(shu)。僅當被測溫度(du)連續超過上限(xiàn)或低于下限的(de)次數達到🔱或超(chao)過所❓設定的次(ci)數n(n=1~4)時，才能觸發(fā)中斷端。若故障(zhàng)次數不滿足上(shàng)述條件或故障(zhàng)不是連續發生(shēng)的，故障計數器(qì)就複位而不會(huì)觸發中斷端。這(zhè)意味着假定n=3時(shi)，那麽偶然受到(dao)一次或兩次噪(zao)聲幹💁擾，都不會(hui)影響溫控系統(tǒng)的正常工作。

LM76型(xing)智能溫度傳感(gan)器增加了溫度(dù)窗口比較器，非(fei)常适合設計一(yi)個符合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進(jìn)配置與電源接(jie)口”)規範的溫控(kòng)系統。這種系統(tong)具有完善的過(guò)熱保護功能，可(ke)用來監控筆記(jì)本電腦和服務(wu)器中CPU及主電路(lu)的溫度。微處理(lǐ)器可承受的工(gong)作溫度規定爲(wei)tH，台式計算機一(yī)般爲75°C，高檔筆記(ji)本電腦的專用(yòng)CPU可達100°C。一旦CPU或主(zhǔ)電路的溫度超(chao)出所設定的上(shàng)、下限時， INT端立即(jí)使主機産生中(zhong)斷，再通過電源(yuan)控制器發出信(xin)号，迅速将主電(dian)源關斷起到保(bǎo)護作用。此外，當(dāng)溫度超過CPU的極(jí)限溫度時，嚴重(zhong)超溫報警輸出(chu)端(T_CRIT_A)也能直接關(guan)斷主電源，并且(qiě)該端還可通過(guo)獨立的硬件關(guān)斷電路來切斷(duàn)主電源，以防主(zhǔ)電源控制失靈(líng)。

爲防止因人體(ti)靜電放電(ESD)而損(sun)壞芯片。一些智(zhì)能溫🐇度傳感器(qi)❤️還增加了ESD保護(hu)電路，一般可承(chéng)受1000~4000V的靜電放電(dian)電壓。通常是将(jiang)🐉人體🔴等效于由(yóu)100PF電容和1.2K歐姆電(diàn)阻串聯而成的(de)電路模型，當人(rén)體放電時，TCN75型智(zhi)能溫度傳感器(qì)的串行接口端(duan)、中斷／比較器信(xin)🐅号輸出端和地(di)址輸入端均可(kě)承受1000V的靜電放(fàng)電電壓。LM83型智能(neng)溫度傳感器則(ze)🈲可承受4000V的靜電(dian)放電電壓。

新開(kāi)發的智能溫度(dù)傳感器(例如MAX6654、LM83)還(hái)增加了傳感器(qì)故障檢測功能(neng)，能自動檢測外(wai)部晶體管溫度(du)傳感🍓器(亦稱遠(yuan)程傳感器)的開(kai)路或短路故障(zhang)。MAX6654還具有選擇“寄(jì)生阻抗抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英(ying)文縮寫爲prc)模式(shì)，能抵消遠程傳(chuan)感器引線阻抗(kang)所引起的測溫(wen)誤差，即使引線(xiàn)阻抗達到100歐姆(mu)，也不會影響測(ce)量精度。遠程傳(chuan)感器引線可采(cǎi)用普通雙絞線(xiàn)或者帶屏蔽層(céng)的雙絞線。

2.5虛拟(ni)溫度傳感器和(he)網絡溫度傳感(gan)器
(1)虛拟傳感器(qì) 利用軟件可完(wan)成傳感器的标(biāo)定及校準，以實(shí)現性能指标。最(zuì)近，美國Ｂ＆Ｋ公司已(yi)開發出一種基(ji)于軟件設置的(de)TEDS型虛拟傳感器(qì)，其主要特點是(shi)每隻傳感器都(dōu)有産品序列号(hào)并且附帶一張(zhang)軟盤，軟盤上存(cun)儲着對該傳感(gan)器進行标定的(de)有關數據。使用(yong)時，傳感器通過(guo)數據采集器接(jie)至計算機，首先(xiān)從📱計算機輸入(ru)該傳感器的産(chǎn)品🏃‍♀️序列号，再從(cóng)軟盤上讀出有(you)關數據，然後自(zì)動完成對傳感(gan)器的檢查、傳感(gǎn)器參數的讀取(qu)、傳感器設置和(he)記錄工作。

(2)網絡(luo)溫度傳感器
網(wǎng)絡溫度傳感器(qi)是包含數字傳(chuán)感器、網絡接口(kǒu)和處理單元的(de)新一代智能傳(chuan)感器。數字傳感(gan)器首先将被✔️測(cè)溫🔞度轉☁️換成♻️數(shu)字量，再送給微(wei)控制器作數據(ju)處理。最後将測(cè)量結☔果傳輸給(gei)網絡，以便實現(xian)各傳感器之間(jiān)、傳感器與執行(hang)器之間、傳感器(qì)與系統之間的(de)數據交換及資(zī)源共享，在更換(huan)傳感器時無⛱️須(xu)進行标定🌐和校(xiào)準，可做到“即插(cha)即用(Plug&PlAy)”，這樣就極(ji)大地方便了用(yòng)戶。

2.6單片測溫系(xi)統
單片系統(System On Chip)是(shì)21世紀一項高新(xin)科技産品。它是(shì)在芯片上集成(cheng)一個系統或子(zǐ)系統，其集成度(du)将高達108~109元件/片(piàn)，這将給❗IC産業及(ji)IC應用帶來劃時(shí)代的進步。半導(dǎo)體工業協會(SIA)對(dui)單💯片系統集成(cheng)所作的預測見(jian)表1。

表1單片系統(tǒng)集成電路的發(fā)展預測
年 份 2001 2002 2007 2010
最(zui)小線寬/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含晶(jīng)體管數量/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成(chéng)本/(晶體管/毫美(mei)分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片尺寸/mm2 750 900 1100 1400
電(dian)源電壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新片I/O數(shù) 2000 2600 3600 4800