現(xian)代信息技術的三(sān)大基礎是信息采(cai)集(即傳感器技術(shu))、信息傳🔆輸(通信技(ji)術)和信息處理(計(ji)算機技術)。傳感器(qì)屬于信息技術的(de)🌏産品，尤其是溫度(dù)傳感器被廣泛用(yòng)于工農業生産、生(shēng)活等領域，數量各(ge)種傳感器。近百年(nián)來，溫度傳感器的(de)🈚發展大緻經曆了(le)以👈下三個階段🏃🏻；(1)傳(chuán)統的分立式溫度(dù)傳感器(含敏感元(yuan)件)；(2)模拟集成🌈溫度(dù)傳感器／控制器；(3)智(zhì)能溫度傳感器。目(mu)前，溫度傳感器正(zhèng)從模💃🏻拟式向數字(zi)式、由集成化向🌈智(zhì)能化、網絡化的✨方(fang)向發展。

１集成溫度(dù)傳感器的産品分(fen)類
1.1模拟集成溫度(du)傳感器
集成傳感(gǎn)器是采用矽半導(dao)體集成工藝而制(zhi)成的，因此亦🈚稱矽(xī)傳感器或單片集(jí)成溫度傳感器。模(mo)拟集成溫度傳感(gan)器是在20世紀80年代(dài)問世的，它是将溫(wēn)度傳感器集成🌏在(zai)一個📱芯片上、可完(wán)成溫度測量及㊙️拟(nǐ)信号輸出功能的(de)專用IC。模拟🏃‍♂️集成溫(wen)度傳感器的💞主要(yào)特點是功能單一(yi)(僅測量溫度)、測❄️溫(wen)誤差小、價格低、響(xiang)應速度💚快、傳輸距(ju)離遠、體積小、微功(gong)耗等，适合遠距離(lí)測溫、控♉溫，不需要(yào)進行非㊙️線性校準(zhun)，外圍電路簡單。

1.2模(mo)拟集成溫度控制(zhì)器
模拟集成溫度(dù)控制器主要包括(kuo)溫控開關、可編程(chéng)溫度控制器，典型(xíng)産品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增(zeng)強型集成溫度控(kong)制器(例如TC652/653)中還包(bao)含了⛱️A/D轉換器以及(ji)固化好的程序，這(zhe)與智能溫🤟度傳感(gan)😘器有某些相似之(zhi)處。但它自成系統(tong)，工作時并不受微(wei)處理器的控制，這(zhè)是二者的主要區(qū)别。

1.3智能溫度傳感(gan)器
智能溫度傳感(gan)器(亦稱數字溫度(dù)傳感器)是在20世紀(ji)90年代中期問世的(de)。它是微電子技術(shu)、計算機技術和自(zi)動測試技術(ATE)的結(jie)晶。目前，已開發出(chu)多種智能溫度傳(chuán)感器系列産品。智(zhi)能溫度🔆傳感器⛱️内(nei)部都包含🈲溫度傳(chuan)感器、A/D轉換器📐、信号(hao)處理器、存儲器👉(或(huo)寄存器)和接口電(dian)路🚶‍♀️。有的産品還🔞帶(dài)多路選擇器、控制(zhì)器(cpu)、随機存取存儲(chu)器(RAM)和隻讀存儲器(qi)(ROM)。智能溫度傳感器(qi)的特點是能輸出(chū)溫度數據及相關(guān)的溫度控制量，适(shì)配各種微控制器(qi)(MCU)；并且它是在硬件(jian)的基礎上通過軟(ruan)件來實現測試功(gōng)能的。

2智能溫度傳(chuan)感器發展的新趨(qū)勢
進入21世紀後，智(zhi)能溫度傳感器正(zhèng)朝着精度佳、多功(gōng)能、總線标準化、高(gāo)可靠性及安全性(xing)、開發虛拟傳感🧑🏽‍🤝‍🧑🏻器(qì)和網絡🐇傳感器、研(yan)💜制單片測溫系統(tǒng)等方向迅速❌發展(zhan)。

2.1提高測溫精度和(hé)分辨力
在20世紀90年(nian)代中期最早推出(chu)的智能溫度傳感(gǎn)器，采用的是🙇‍♀️8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度(du)較低，分辨力隻能(néng)達💁到1°C。目🔞前，已相繼(ji)推出多種精度佳(jia)、分辨力的智能溫(wēn)度傳感器，所用的(de)是9~12位A/D轉換器，分辨(bian)力一般可達0.5~0.0625°C。由美(mei)國DALLAS半導體公司新(xin)研制的DS1624型高分辨(bian)力智能溫度🏃🏻‍♂️傳感(gǎn)器，能輸出13位二進(jin)制數據，其分辨力(lì)高達0.03125°C，測溫🔴精度爲(wei)±0.2°C。爲了提💞高多通道(dao)智能溫度傳感器(qi)的轉換速率，也有(yǒu)🤟的芯片采用高速(su)逐次逼近式A/D轉換(huan)器。以AD7817型5通道智能(néng)溫度傳感器爲例(li)，它對本🏃地傳感器(qi)、每一路遠程傳感(gǎn)器的轉換時間分(fen)别僅爲27us、9us。

2.2增加測試(shi)功能
新型智能溫(wen)度傳感器的測試(shi)功能也在不斷增(zeng)強。例📞如，DS1629型單線智(zhì)能溫度傳感器增(zēng)加了實時日曆時(shi)鍾（RTC），使其功能更加(jiā)完善。DS1624還增加了存(cun)儲功能，利用芯片(pian)内部256字節的E2PROM存儲(chǔ)器，可存儲用戶的(de)短信息。另外😘，智能(neng)溫度♍傳感器正🔆從(cong)單通道向多通道(dào)的方向發展。

智能(neng)溫度傳感器都具(jù)有多種工作模式(shì)可供選擇，主要包(bao)括單次轉換模式(shi)、連續轉換模式、待(dai)機模式，有的還增(zeng)加了低溫👉極限擴(kuo)展模式，操作簡便(bian)。對某些智能溫度(dù)傳感器而💃🏻言，主機(jī)⛱️(外部微處理器或(huò)單片機)還可通過(guo)相應的寄存器來(lái)設定其A/D轉換速率(lǜ)(典型産品爲MAX6654)，分辨(biàn)力及轉換時間(典(diǎn)型産品爲DS1624)。

能溫度(dù)控制器是在智能(neng)溫度傳感器的基(ji)礎上發展而成的(de)。典型産品有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能(néng)溫度控制器适配(pèi)各種♋微控制器，構(gou)成智能化溫控系(xì)統；它們還可以脫(tuō)離微控制器單獨(dú)工作，自行構成一(yī)個溫控儀。

2.3總線技(jì)術的标準化與規(gui)範化
目前，智能溫(wen)度傳感器的總線(xian)技術也實現了标(biāo)準🏃‍♀️化、規範化，所采(cǎi)用的總線主要有(you)單線(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總(zong)㊙️線和spI總線。溫度🔞傳(chuán)感器作⭕爲從機可(kě)通過專用總線接(jiē)口與主機進🌍行通(tong)信🥰。

2.4可靠性及安全(quan)性設計
傳統的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積(ji)分式或逐次比較(jiào)式轉換技術💛，其噪(zào)聲容限低，抑制混(hùn)疊噪聲及量化噪(zao)聲的能力比較差(chà)。新型智能溫度傳(chuan)感器(例如TMP12/16、LM74、LM83)普遍采(cǎi)🔞用了高性能的Σ－Δ式(shì)A／Ｄ轉換器，它能以很(hen)高的采樣速率和(he)很低的采樣分辨(bian)力将模拟信号轉(zhuǎn)換成數字信号，再(zài)利用過采樣、噪聲(shēng)整形，來提高有效(xiào)分辨力。Σ－Δ式A／D轉換器(qì)不僅能濾除量化(huà)噪聲，而且對外圍(wei)元件的精度要求(qiú)低；由于采用了數(shù)字反饋方式，因此(ci)比較器的失調電(diàn)壓及零點漂移都(dou)不會影😘響溫度的(de)轉✏️換精度。這種智(zhi)能溫度傳感器🤩兼(jian)有抑制串模幹擾(rao)能力強、分辨力高(gao)、線性度好、成本低(di)等優點。

爲了避免(miǎn)在溫控系統受到(dao)噪聲幹擾時産生(sheng)誤動作，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等📧智能(neng)🤞溫度傳感器的内(nèi)部，都設置了一個(gè)可編程的“故障排(pái)隊(fAultqueue)”計數器😘，專用于(yú)設定允許被測溫(wen)度值超過上、下限(xiàn)的次數。僅當被測(ce)溫♋度連續超過上(shàng)限或低❌于下限的(de)次數達到或超過(guo)所設定的次數n(n=1~4)時(shí)，才能觸發中斷端(duan)。若☔故障次數不滿(mǎn)足上述條件或故(gù)障不是連續發生(sheng)的，故障計數器就(jiu)複位而🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不會觸發(fā)中斷端。這意味😘着(zhe)假定n=3時，那麽偶然(rán)受到一次或兩次(ci)噪聲幹👅擾，都不會(huì)影響溫🈚控系統的(de)正常工作。

LM76型智能(neng)溫度傳感器增加(jiā)了溫度窗口比較(jiào)器，非常适合設計(ji)一個符合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進(jìn)配置與電源接口(kǒu)”)規範的溫控系統(tǒng)。這種系統具有完(wán)善的過熱保護功(gōng)能，可用來監控筆(bi)記本電腦和服務(wu)器中CPU及主電路的(de)溫度。微處理器可(kě)承受的工作溫度(dù)規定爲tH，台式計算(suàn)機一般爲75°C，高檔筆(bi)記本電腦的專用(yòng)CPU可達100°C。一旦CPU或主電(dian)路的溫度超出所(suǒ)設定的上、下限時(shí)， INT端立即使主機産(chan)生中斷，再通過電(diàn)源控制器發出信(xìn)号，迅速将主電源(yuan)關斷起到保護作(zuo)用。此外，當溫度超(chāo)過CPU的極限溫度時(shi)，嚴重超溫報警輸(shu)出端(T_CRIT_A)也能直接關(guān)斷主電源，并且該(gai)端還可通過獨立(li)的硬件關斷電路(lù)來切斷主電源，以(yi)防主電源控制失(shī)靈。

爲防止因人體(tǐ)靜電放電(ESD)而損壞(huài)芯片。一些智能溫(wen)度傳感器還增加(jiā)了ESD保護電路，一般(ban)可承受1000~4000V的靜電放(fàng)電電壓。通常是将(jiāng)人體等效于由100PF電(dian)容和1.2K歐姆電阻串(chuàn)聯而成的電路模(mó)型，當人體放電時(shi)，TCN75型智能溫度傳感(gǎn)器的串行接口端(duān)、中斷／比較器信号(hao)輸出端♍和地址輸(shu)入端均可承受1000V的(de)靜電放電電壓。LM83型(xing)智能✍️溫度傳感器(qì)則可承受4000V的靜電(diàn)放電電壓。

新開發(fa)的智能溫度傳感(gan)器(例如MAX6654、LM83)還增加了(le)傳感器故障檢測(ce)功能，能自動檢測(cè)外部晶體管溫度(dù)傳感🍓器(亦稱遠程(chéng)傳感器🌈)的開路或(huò)短路故障。MAX6654還具有(you)選擇“寄生阻抗抵(dǐ)消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮寫爲prc)模(mó)式，能抵消遠程傳(chuán)感器引線阻抗所(suǒ)引起的測溫誤差(cha)，即使引線阻抗達(da)到100歐姆，也不會影(yǐng)響測量精度。遠程(chéng)傳感器引線可采(cǎi)用普通雙⛱️絞線或(huò)者帶屏蔽層的雙(shuāng)絞線。

2.5虛拟溫度傳(chuan)感器和網絡溫度(dù)傳感器
(1)虛拟傳感(gan)器 利用軟件可完(wán)成傳感器的标定(ding)及校準㊙️，以實🏃‍♀️現性(xing)能指标。最近，美國(guo)Ｂ＆Ｋ公司已開發出一(yi)種基于💯軟件設置(zhì)的TEDS型♻️虛拟傳感器(qì)，其主要特點是每(měi)隻傳感器都有産(chan)品序列号并且附(fu)帶一張軟盤，軟盤(pan)上存儲着對該傳(chuan)🙇🏻感器進行❄️标定的(de)有關數據。使用時(shi)，傳感器通過數據(jù)采集器接至計算(suan)機，首先從計算機(jī)輸入該傳感器的(de)産品序列号，再從(cóng)軟盤上⭐讀出有關(guān)數據，然後自動✉️完(wán)成對傳感器的檢(jiǎn)查、傳感器參數的(de)讀取、傳✔️感器設置(zhì)和記錄工作。

(2)網絡(luò)溫度傳感器
網絡(luo)溫度傳感器是包(bāo)含數字傳感器、網(wang)絡接口和處理單(dan)元的新一代智能(néng)傳感器。數字傳感(gǎn)器首先将被測溫(wēn)度轉換成數字量(liàng)，再送給微控制器(qì)作數據處理。最後(hou)将測量結果傳輸(shu)給網絡，以便實現(xiàn)各傳感器之間、傳(chuan)感器與執行器⛷️之(zhi)間、傳感器與系統(tǒng)㊙️之間的數據交換(huàn)及資源⭐共享，在更(geng)換傳感器時無須(xu)進行标定和校準(zhǔn)，可做到“即插即用(yong)(Plug&PlAy)”，這樣就😍極大☀️地方(fāng)便了用戶。

2.6單片測(cè)溫系統
單片系統(tǒng)(System On Chip)是21世紀一項高新(xin)科技産品。它是在(zai)芯片上集成一個(ge)系統或子系統，其(qi)集成度将高達108~109元(yuán)件/片，這将給IC産業(yè)及IC應用帶♻️來劃時(shi)代的進步。半導體(tǐ)㊙️工業協會(SIA)對單片(pian)系統集成所作的(de)預🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測見表1。

表1單片(piàn)系統集成電路的(de)發展預測
年 份 2001 2002 2007 2010
最(zui)小線寬/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含晶體(tǐ)管數量/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成本/(晶(jīng)體管/毫美分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片(piàn)尺寸/mm2 750 900 1100 1400
電源電壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新(xin)片I/O數 2000 2600 3600 4800