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集成温度传感器LM94022及其应用

LM94022是一种模拟输出的集成温度传感器，主要应用于手机、无线收发器、电池管理、汽车、办公室设备及家用电器等。该传感器主要特点包括工作电压低，可在1.5V电压下工作；工作电压范围宽—1.5～5.5V；末级为推挽输出，有±50μA输出电流的能力；有四种灵敏度供用户选择；测量范围为- 50～+150℃；静态电流低，典型值为5.4μA；精度（与测量范围有关）：20～40℃为  ±1.5℃；-70～-50℃为±1.8℃；-50～90℃为±2.1℃；-50～150℃为±2.7℃；采用小尺寸SO70封装。
管脚排列与功能
  LM94022的管脚排列如图1所示，各管脚功能如表1所示。


表1 LM94022管脚功能
灵敏度选择端GS0及GS1
   LM94022根据GS0、GS1被施加的不同电平有4种灵敏度供用户选择，如表2所示。用户可根据测温的范围及接口电路的工作电压的条件来合理选择。灵敏度由GS0及GS1的电平确定：高电平要求大于（VDD-0.5V）；低电平要求小于0.5V。


表2 LM94022提供的4种灵敏度（典型值）

LM94022的输出特性
   LM94022的输出特性如图2所示，这是测量温度与输出电压在不同灵敏度时的特性。由于输出电压随温度升高而下降，其灵敏度为负值。在VDD为5V时，不同灵敏度的几个特定温度值时的输出电压如表3所示（典型值）。



表3 VDD为5V，TA为25℃时的输出电压值


从图2可看出，其线性度极好，这是线性化后的特性。按表3的数据计算出的灵敏度值与表2给出的典型灵敏度有一些差值。例如，在GS=00时，-25℃时的输出电压为1168mV，-50℃时的输出电压为1299mV，则其平均灵敏度为-5.24mV/℃；50℃时的输出电压为760mV，75℃时的输出电压为619mV，则其平均灵敏度为5.64mV/℃。表2中GS=00时，灵敏度为-5.5mV/℃。
基本应用电路
   图3是LM94022的基本应用电路。在此电路中，GS0、GS1都接地（低电平），所以灵敏度选择的是-5.5mV/℃。LM94022一般用作精度要求不高的温度测量及控制，其输出端往往与比较器或微控制器等接口。  若温度传感器与控制电路距离较远时，连接线应采用屏蔽线。


接电容负载的电路如图4及图5所示。图4与图5的差别是负载电容容量不同：当负载电容CLOAD<1100pF时，用图4电路，当 CLOAD>1100pF时，用图5电路。图5中RS值与CLOAD大小有关，如表4所示。图4及图5中均未画出确定灵敏度的GS0及GS1端的连接。



当LM94022直接与ADC（或微处理器中的ADC）接口时，开始工作时，LM94022的推挽输出端能向ADC中的Cin充电，如图6所示。

应用电路举例
  1 增加关闭控制功能的电路


LM94022是低功耗器件，为实现多路温度测量，可采用关闭控制，在断开VDD时，OUT端呈高阻抗。可以在LM94022的VDD端接一个反相器（见图7）或接一个两输入与门来实现关闭（见图8）。两者的区别是，前者施加高电平时实现关闭；后者是施加低电平时实现关闭。




2 数字显示温度计
   图9是一种数字温度计，其测量温度范围-40～+125℃。LM94022检测的温度转换成模拟信号电压输出，其输出电压直接与带有ADC的微处理器接口，往ADC变换后的数字信号由微处理器进行处理后转换成相应的七段码，送温度显示（数码管），若采用微处理器对传感器作软件线性补偿，可提高测温精度。数字键出可输入报警温度给微处理器，若检测到的温度超过报警温度时，微处理器输出信号，使报警电路发出声、光报警。微处理器的I/O口还可输出开关控制信号，对温度实现简单的开关控制（这部分在图9中未画出）。

3 简易的超过阈值温度报警电路
   图10是一种简易的超过阈值温度报警电路。该电路由温度传感器、比较器、4.1V基准电压源、三极管、蜂鸣器及电阻R1～R5等组成。
  电路的工作原理：若LM94022温度传感器的灵敏度已设定，则设定的阈值温度TTH对应的电压值VT可以从图2（或表3）中求出。若先不考虑产生滞后作用的R3的影响，则可以根据已知的VT值求出R1、R2值（在先确定R1值后求出R2值），VT=4.1V×R2/（R1+R2）。
  为防止温度在阈值温度附近因传感器输出信号中存在噪声电压影响而使比较器输出产生振荡，在比较器电路中加了一个正反馈电阻R3，则产生一滞后电压VHYS，并且VT值也受R3的影响成为VT2，改进的超过阈值温度报警电路温度特性和输出波形如图11所示。


VHYS=VT2-VT1，其中VT1、VT2可按下式求出。
  VT2=4.1V×R2/（R1+R2//R3）
  VT1=4.1V×R2/（R2+R1//R3）
  上式中4.1V是基准电压值。为减小R3对VT值的影响，一般R3取值较大（如470kΩ～2MΩ）。
  基准电压4.1V经R1、R2分压后的电压VT2加在比较器同相端，LM94022测量温度输出的电压VTEMP加在比较器反相端。一旦 VTEMP<VT2，则比较器输出VOUT由低电平跳变到高电平，如图11所示，VT导通使蜂鸣器发出报警声。当温度降到（VT2-VHYS）时，比较器输出VOUT才由高电平跳变到低电平，报警声停止。


4 简易的温度控制电路
   若要控制图10中的温度TTH基本保持稳定（约有±3～±5℃变化），可采用图12的电路对TTH实现自动控制。当温度超过TTH时，比较器的VOUT输出高电平，经反相器后输出低电平，N沟道MOSFET截止，加热器停止加热；当温度降到（TTH-THYS）时，VOUT由高电平跳变到低电平，N沟道 MOSFET导通，加热器又加热，使温度上升。这样温度在TTH上下波浪式变动。


应用注意事项
  应用LM94022的设计注意事项如下。
  ● 为保证传感器输出电压精度，VDD取值为VDD=VOUT+1V；
  ● 设计时应尽可能取大的灵敏度，以减少噪声对输出信号电压的影响；
  ● 为减少噪声影响，可在LM94022输出端加一个高频旁路电容器；
  ● 当传感器与接口电路之间连接较长时，连接线应采用屏蔽线。

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NTC(负温度系数)热敏电阻器产品专业术语

1.零功率电阻值（RT）
在规定温度下，采用引起电阻变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。
2.额定零功率电阻（R25）
热敏电阻器的设计电阻值，通常是指25℃时测得的零功率电阻值。
3.B值
B值是NTC（负温度系数）热敏电阻器的热敏指数，它被定义为两个温度下零功率电阻值的自然对数之差与两个温度倒数之差的比值，即：


式中：
RT1--温度为T1时的零功率电阻值
RT2--温度为T2时的零功率电阻值
除非特别指出，B值是由25℃（298.15K）和50℃（323.15K）的零功率电阻值计算而得到的，B值在工作温度范围内并不是一个严格的常数。
4.零功率电阻温度系数
指在规定温度下，热敏电阻器的零功率电阻随温度的变化率与它的零功率电阻值之比,即：


式中:
аT-温度为T时的零功率电阻温度系数
RT-温度为T时的零功率电阻值
T-温度（以K表示）
B-B值
5.耗散系数δ
在规定的环境温度下，热敏电阻器耗散功率变化率与其相应温度变化之比，即：
δ=ΔP/ΔT
在工作温度范围内，δ随环境温度变化而有所变化。
6.热时间常数τ
在零功率条件下，当温度发生突变时，热敏电阻体温度变化了始末温度差的63.2%所需的时间。τ与热敏电阻器的热容量C成正比，与其耗散系数δ成反比，即：τ=C/δ



7.最大稳态电流
在环境温度25℃时允许施加在热敏电阻上的最大连续电流。
8.电阻温度特性
热敏电阻器的零功率电阻值与其电阻体温度之间的依赖关系。

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PTC热敏电阻器专业术语

阻温特性：
指的是在规定电压下，PTC热敏电阻器的零功率电阻值与电阻本体温度之间的关系。

额定零功率电阻值 (R25或Rn)：指的是在25℃条件下的零功率电阻，除非客户特别说明另一温度。
最小阻值（Rmin）：是指从常温25℃开始，温度曲线系列所对应的最小电阻值，此时Rmin所对应的温度为Tmin。
开关温度(Tc)：当阻值开始呈现阶跃性增加时的温度为开关温度，即当阻值升至2倍最小电阻值（Rmin）时所对应的温度，也称居里温度。
最大工作电压(Vmax)：在最高允许环境温度下，PTC热敏电阻器能持续承受的最大电压。
最大电流（Imax）：指在最大工作电压下，允许通过PTC热敏电阻器的最大电流。
不动作电流(Int)：不动作电流即额定电流或保持电流，指在规定的时间和温度条件下，不导致PTC热敏电阻器呈现高阻态的最大电流。
动作电流(It)：指在规定的时间和温度条件下，使PTC热敏电阻器阻值呈阶跃型增加时的最小电流。
最大电压下的温度范围：PTC热敏电阻器在最大电压下仍能连续工作的环境温度范围。
耗散系数（δ）： PTC热敏电阻器中功率耗散的变化量与元件相应温度变化量之比，称为耗散系数(mw/℃)。
δ=P/（T-Tr）
耐压值：指在规定的时间和温度条件下， PTC热敏电阻器能承受的最大电压，超过这个电压，PTC热敏电阻器将击穿。
热时间常数（τ）：在静止的空气中，PTC热敏电阻器从自身温度变化到与环境温度之差的63.2%时所需的时间。



残余电流(Ir)：指在最大工作电压下，PTC热敏电阻器阻值跃变后，热平衡状态下的电流。
温度系数（αT）：可表示为：
所以
一般指  
R1、R2所对应的温度即是T1、T2，分别比居里温度高10℃和25℃。
最小阻值时的温度（TRmin）：最小阻值Rmin出现时所对应的温度。
上限温度（UCT）：热敏电阻可继续工作时的最大环境温度。
下限温度（LCT）：热敏电阻可继续工作时的最小环境温度。
伏-安特性:
在25℃的静止空气中, 指加在热敏电阻器引出端的电压与达到热平衡的稳态条件下的电流之间的关系 (如下图)

绝缘热敏电阻:达到规定的绝缘阻值及电压验证测试的热敏电阻。
非绝缘热敏电阻:不要求绝缘电压和绝缘阻值测试的热敏电阻。
起始电流(Iin):在电路开关启动到闭合瞬间所出现的电流,即Iin。
峰值电流(Iinp-p): 起始电流(Iin)的峰-峰值。
电流-时间特性:
指热敏电阻器在施加电压过程中，电流随时间的变化特性。(如下图)

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数字温度计和控温器DS1625（图）

摘要：DS1625是美国DALLAS公司出品的数字温度计和控温器。用户可自行设定温度报警的上下限，具有较强的温度控制功能。可广泛应用于工业控温系统、消费产品、温度计以及其它温度测控系统。文中介绍了该芯片的主要特性和工作原理。

　　关键词：温度计；控温器；串行接口；DS1625

　　1.概述

　　DS1625是美国DALLAS公司研制的数字温度计和控温器。它可输出9位温度值， 当所测温度超过用户设定的温度上限TH时，测温报警端TOUT输出有效报警电平，直至温度降低到低于用户设定的温度下限TL。由于DS1625存在一定的时间滞后, 因而它有较强的抗干扰能力。在DS1625嵌入系统之前,用户即可设定温度的上下限,而且时间是非易失性的。另外，DS1625的温度设定及读写操作均可通过一个简单的2线制串行接口来完成。
　　DS1625具有如下特点：

　　●测量温度不需外部元件；

●测温范围为－55℃～＋125℃，分辨率为0.5℃；
　　●温度值以9位二进制数输出（以两字节的格式传输）；
　　●完成一次测温仅需500ms；
　　●温度的上下限可以由用户设定,而且是非易失性的；
　　●数据的输入输出均可借助于一个简单的2线制串行接口来完成（开漏I/O线）；
　　●采用8脚DIP或SOIC封装。

　　DS1625的极限参数如下：

　　任意脚对地的电压： －0.5～＋7.0V；
　　工作温度范围： －55～＋125℃；
　　存储温度： －55～＋125℃；
　　焊接温度：持续10秒时，小于260℃；

　　2. 引脚功能

　　图1所示为DS1625的引脚排列图。各引脚的功能如下：
　　SDA：2线制串行数据输入/输出端；
　　SCL：2线制连续时钟端；
　　TOUT：控温信号输出端；
　　A0～A2：地址输入端；
　　VDD：电源；
　　GND：接地端。

3. 工作原理

　　3.1 温度测量

　　DS1625在测量温度时使用了专有的在线温度测量技术。它通过计算在一个由对温度高度敏感的振荡器决定的计数周期内对温度低敏感的振荡器时钟脉冲的计数值来测量温度。DS1625在计数器中预置了一个初值,它相当与－55℃。如果计数周期结束之前计数器达到0，已预置了此初值的温度寄存器中的数字就会增加，从而表明温度高于－55℃。

　　与此同时，计数器斜波累加电路被重新预置一个值，然后计数器重新对时钟计数，直到计数值为0。

　　通过改变增加的每1℃内的计数器的计数，斜波累加电路可以补偿振荡器的非线性误差，以提高精度，任意温度下计数器的值和每一斜波累加电路的值对应的计数次数须为已知。

　　DS1625通过这些计算可以得到0.5℃的精度，温度输出为9位，在发出读温度值请求后还会输出两位补偿值。表1给出了所测温度和输出数据的关系。这些数据可通过2线制串行口连续输出，MSB在前，LSB在后。

温 度[/td][td=1,1,33%]数字输出（二进制）[/td][td=1,1,34%]数字输出（十六进制）[/td][/tr][tr][td=1,1,33%]+125℃[/td][td=1,1,33%]01111101   00000000[/td][td=1,1,34%]7B00h[/td][/tr][tr][td=1,1,33%]+25℃[/td][td=1,1,33%]00011001   0000000[/td][td=1,1,34%]1900h[/td][/tr][tr][td=1,1,33%]+0.5℃[/td][td=1,1,33%]00000000   10000000[/td][td=1,1,34%]0080h[/td][/tr][tr][td=1,1,33%]+0℃[/td][td=1,1,33%]00000000   00000000[/td][td=1,1,34%]007Fh[/td][/tr][tr][td=1,1,33%]-0.5℃[/td]
11111111   10000000[/td][td=1,1,34%]FF80h[/td][/tr][tr][td=1,1,33%]-25℃[/td][td=1,1,33%]11100111   00000000[/td][td=1,1,34%]E700h[/td][/tr][tr][td=1,1,33%]-55℃[/td][td=1,1,33%]11001001   00000000[/td][td=1,1,34%]C900h[/td][/tr][/table]

　　由于数据在总线上传输时MSB在前，所以DS1625读出的数据可以是一个字节(分辨率为1℃)，也可以是两个字节，第二个字节包含的最低位为0.5℃。图2所示是DS1625的测温电路的原理方框图。

3.2 控温操作

　　在把DS1625用作一个带有可编程迟滞的控温器来使用时，当DS1625的温度达到或超过寄存器中存储的温度上限TH时， TOUT输出高电平，直至温度低于TL。此外，DS1625其平均价格可以获得任意量的迟滞，从而提高了器件的抗干扰能力。输出的有效电平是由用户来设定的。

因此，在进行控温操作时必须先设定TH和TL寄存器的温度上下限，而且，为了显示测温过程的状态以及确定在具体应用DS1625时要采用的模式，还需用一个设置/状态寄存器。

　　设置/状态寄存器的定义如下：

DONE

THF

TLF

NVB

1

0

POL

1SHOT

    设置/状态寄存器

　　以下是设置/状态寄存器各部分的功能：

DONE：转换完成标志位。1表示转换完成，0表示转换正在进行。
　　THF：上限温度标志位。当温度达到或超过TH时，此位为1。除非写入0或器件断电，否则它将一直保持为1。
　　THL：下限温度标志位。当温度低于或等于TL时，此位为1。除非写入0或器件断电，否则它保持为1。
　　NVB：非易失性存储忙标志位。1表示正在进行向EEPROM存储单元中写入数据，0表示此过程不在进行中。完成写入EEPROM过程需10ms。
　　POL：有效输出电平极性位。1为高电平有效，0为低电平有效。此位为非易失性。
　　1SHOT： 工作模式选择位。DS1625在接到开始测温请求后，若此位为1，则工作在单次工作模式,完成一次测温操作；若此位为0，将进行连续测温。

　　对于一般的控温操作，DS1625采用连续测温模式。但在某些时候，只需完成一次测温或者为了节约电源功耗，可采用单次测量模式。注意，采用单次测温模式时，控温输出TOUT保持它在测完最后一个有效温度时的状态。

DS1625支持2线制串行总线和数据传输协议。定义在总线上发送数据的器件为发送器，接收数据的器件为接收器，控制信息传输的为主器件，被信息控制的为从器件。总线必须由产生串行时钟信号的主器件来控制，它控制总线工作并产生启动和终止发送条件。DS1625作为2线制串行总线上的从器件，通过开漏I/O线SDA和SCL与总线相连。图3给出了DS1625在2线制数据总线上的数据传输方式。
3.3 指令集

　　数据和控制信息的写入读出是以图3所示的方式进行的。在写入信息时，主器件输出从器件(即DS1625)的地址，同时R/W位置0。接收到响应位后，总线上的主器件发出一个命令地址，DS1625接收此地址后，产生响应位，主器件就向它发送数据。如果要对它进行读操作，主器件除了发出命令地址外，还要产生一个重复的启动条件和命令字节，此时R/W位为1，读操作开始。下面对它们的命令进行说明。

　　读温度值[AAh]：即读出最后一个测温结果。DS1625产生两个字节，即为寄存器内的结果。

　　访问TH[A1h]：如果R/W位置0，将写入数据到TH寄存器。发出请求后，接下来的两个字节写入DS1625，以设置输出TOUT的上限温度。 如果R/W位置1，将读出存在寄存器中的值。

　　访问TL[A2h]：如果R/W

位置0，将写入数据到TL寄存器。发出请求后，接下来的两个字节写入DS1625，即设置输出TOUT的下限温度。 如果R/W位置1，将读出存在寄存器中的值。

　　访问设置寄存器[ACh]:如果R/W位置0，将写入数据到设置寄存器。发出请求后，接下来的一个字节被写入。 如果R/W位置1，将读出存在寄存器中的值。

　　开始测温[EEh]：此命令将开始一次温度的测量，不需再输入数据。在单次测量模式下，可在进行转换的同时使DS1625保持闲置状态。在连续模式下，将启动连续测温。

　　停止测温[22h]：该命令将停止温度的测量，不需再输入数据。此命令可用来停止连续测温模式。发出请求后，当前温度测量结束，然后DS1625保持闲置状态。直到下一个开始测温的请求发出才继续进行连续测量。

　　4. 结束语

　　本文介绍了数字温度计和控温器DS1625的主要性能和工作原理。用户可灵活设定它的温度上下限。因此，DS1625可用来控温或应用于工业系统、消费产品、温度计及其它温度测控系统。

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如何选择温度传感器

摘 要：本文介绍了几种不同类型的温度传感器。目前我们可提供许多类型的IC温度传感器与多种多样的应用相匹配。从简单的模拟输出温度传感器到数字输出的本地传感器再到具有远程温度监测功能和复杂风扇控制算法的高度集成的温度监视系统，设计工程师可以选择合适的温度传感器监视和控制复杂的电子系统正常运转。
　　在许多应用中温度都是必须监测和控制的关键参数，这些应用包括个人计算机（PC）、移动电话、汽车、医用设备和游戏控制台。目前已经开发出许多不同的测量技术以满足这些应用对各种技术和成本的要求。这些测量技术包括热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）、红外（IR）测温、热电偶以及许多最新推出的集成电路（IC）温度传感器。
　　IC温度传感器
　　半导体温度传感器是以集成电路（IC）结构制造的，基本设计原理基于半导体二极管的伏安特性与温度之间的关系。IC温度传感器适合于-55 C～150 C温度范围内的应用。虽然IC温度传感器的测量范围比热电偶和RTD的测量范围小一些，但是它们有小封装、高精度和低价格等特点，并且容易与其它器件连接，例如，放大器、稳压器、数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）。IC温度传感器技术不断进步，可以提供各种各样的功能、特性和接口。鉴于现在提高IC集成度的可行性，数字IC温度传感器能够发送本地温度和远程温度测量结果，监视其它系统参数、控制风扇转速或者当温度超过设定值时发出报警。

IC温度传感器的类型
　　IC温度传感器有两种主要类型--模拟温度传感器和数字温度传感器，并且每一种类型都包括许多种产品。模拟温度传感器能产生一个与温度成比例的电压或者电流信号。数字温度传感器能监视本地温度和远程温度，并且还包括许多其它功能，例如，电压监视、风扇控制和超出温度设置上限或下限报警。
　　模拟温度传感器
　　初期的IC温度传感器提供一个与温度成比例的输出电压或电流。我们改进了现有的热敏电阻产品，其电阻随温度呈非线性关系变化的特性。现在的模拟温度传感器无需附加线性化电路来校准热敏电阻的非线性。图1示出了这种半导体温度传感器的曲线图，当要求电压与温度之间呈线性关系时，它是良好的选择。
　　图1 热敏电阻的温度特性曲线与半导体温度传感器的温度特性曲线（略）

　　Thermistor=热敏电阻

　　Voltage=电压

　　Silicon Temperature Sensor=半导体温度传感器

　　Temperature=温度

　　虽然新的数字输出温度传感器已经在许多应用中取代了模拟输出温度传感器，但是模拟输出温度传感器仍然有用武之地。例如，AD590电流输出温度传感器，自从面世25年多以来在许多应用中一直是很有活力的产品。该器件经常用于远程温度检测，因为高阻抗电流输出使其对长线路传输的电压降不敏感，并且还能用于多种多样的温度检测器应用，具有+4 V ～ +30 V宽工作电压范围。


数字输出温度传感器
　　在许多应用中，最终需要以数字形式提供温度数据。这可以通过将一个模拟温度传感器的输出接到一个模数转换器（ADC）来实现。然而，随着IC产品制造技术的进步，将这种ADC和许多其它功能一起集成到温度传感器的管芯上已经成为经济有效的方法。它能降低成本、印制电路板（PCB）面积和功耗，同时简化系统设计工程师的任务。
　　本地温度监视
　　数字温度传感器类似于模拟温度传感器，但是它的输出不是以电流或电压形式而是将其转换为1或0形式的数字量。因此，数字输出温度传感器适合于连接到一个MCU。这类的接口包括单线脉冲宽度调制（PWM）、两线I2C和SMBus，以及3线或4线SPI协议接口。
　　PWM单线接口
　　PWM输出温度传感器提供一个方波占空比与温度成比例的方波输出。这种信号通常连到一个MCU计时器，并且根据方波高电平时间与低电平时间的比率计算温度。这种比率式测量方法避免了由于不同时钟频率偏移产生的误差。这些低成本、低功耗的温度传感器适合于印制电路板面积受限制的应用和仅要求使用一个光耦合器进行隔离的应用。例如，TMP05采用小外形SC-70封装（2 mm 长）。TMP05采用菊花链方式，允许串行连接几个温度传感器并且共用一个MCU计时器引脚，适合要求监测多个温区温度的应用。图2给出了一个采用菊花链方式的例子。


图2 菊花链方式（略）

DAISY-CHAIN MODE=菊花链方式
TIMER=计时器
MICROPROCESSOR=微处理器
Temperature ( C) = 406 - (731 x (T1 / T2)) = 温度（ C）= 406 - 〔731 x (T1 / T2)〕
　　I2C，SMBus和SPI接口
　　2线串行接口协议（例如，I2C，SMBus总线）主要应用于PC和通信应用。SPI是一种3线或4线串行接口，通常用于非PC环境的应用，例如，工业仪表（I&I）和汽车应用。MCU和温度传感器之间的通信可以是双向的，可利用MCU向温度传感器发送指令。

　　数字温度传感器通常包含适合于低功耗应用的工作模式。例如，ADT7301是一种13 bit分辨率0.5 C 精度带SPI接口的传感器，它能在转换过程中自动进入待机模式。

　　许多温度传感器具有的另一项重要功能是能在超过温度限定值时产生一个中断，可以将这些温度限定值设置到上限温度（Thigh）寄存器和 下限温度（Tlow）寄存器。在许多温度传感器连接到同一总线的应用中，判定发出中断信号的传感器非常重要。兼容ALERT功能的SMBus总线具有此功能。当中断发生后，发出中断信号的温度传感器将其地址送回MCU以便能容易判定温度超过限定值的传感器。
　　远程温度监测
　　通常要求在多个位置进行温度测量。这可以通过在该系统中放置多个本地数字温度传感器来实现。但是远程温度监视器可以提供另一种解决方案，用于尺寸受限制的场合。数字温度传感器除了能测量本地温度，还能使用一个NPN或者PNP型晶体管中的二极管来测量远程温度。这些远程测温二极管可以集成到MCU芯片中或者采用一个低成本的分立器件，例如可以使用2N3906。该远程测温二极管可以放在一个距温度传感器100英尺的高温地点。这种温度传感器的一个例子是ADT7461。


图3 用户可编程温度传感器监视远程PN结的温度（略）

　　该温度传感器的THERM输出引脚的失效保护功能在温度快接近一个危险的温度值时特别有用。例如，当软件或MCU崩溃时，如果将中断信号送到该MCU将不再有用。在高温情况下，THERM引脚输出能直接开启或者关断一个散热风扇，无需使用该MCU，从而防止了一种潜在的灾难。

THERM 引脚用于在高温时开启风扇。

OR CPU THERMAL DIODE= 或CPU测温二极管

SHIELD=屏蔽线

SMBUS CONTROLLER= SMBUS总线控制器

TYP 10 k ＝10K 典型值

FAN ENABLE=风扇启动

FAN CONTROL CIRCUIT=风扇控制电路

3V TO 3.5 V=3V ～ 3.5 V

5V OR 12 V=5V 或 12 V
　　温度监视系统
　　采用超大规模集成电路（VLSI）技术能提高系统的集成度，需要对温度监视和控制的系统通常要求监视其它系统的参数，例如，电源电压、电流和关键信号的直流（DC）偏移。另外，由于现代的VLSI技术能够在数字温度传感器内核的周围构造高度复杂的系统IC。例如，ADT7516除了能测量本地温度，还能提供4通道10 bit ADC和一个片内基准电压源。它还包含12 bitDAC，提供对系统参数的控制能力。

　　这类应用的一个案例是LCD投影仪的风扇控制。这里有两个需要考虑的主要热源：一个是投影仪灯泡产生的热量，另一个是电源耗散的热量。ADM1034作为这类器件的一个例子，具有监视两路远程温度和自动控制两个风扇转速的能力，这里采用两路独立的PWM输出。图4给出了如何将这样一种器件用于上述应用。




图4 LCD投影仪中的温度监视和风扇控制（略）

Temperature source Power Supply=电源产生的热源

Temperature source Bulb of projector=投影仪的灯泡产生的热源

　　因为有许多利用风扇对系统散热的应用，所以为了有效地控制风扇，开发出了许多方法。其中两种主要方法是风扇转速线性控制方法和风扇转速PWM控制方法。
　　风扇转速线性控制
　　在这种控制方法中，MCU读取温度值。根据读取的温度值，MCU决定合适的风扇转速并且将一个相应的值写入该温度传感器片内DAC中。然后，温度传感器的DAC输出用于设置风扇转速的电压值。这类IC风扇控制器的一个例子是ADM1028，见图5。当检测到温度超过限定值时，利用这种器件的默认自动硬件跳脱点能够驱动风扇全速率运转。虽然这类器件中有一些功能要求CPU干预控制风扇，ADI公司也提供带自动风扇转速控制的更高级的产品。
　　图5 采用ADM1028实现风扇转速线性控制（略）

FAN=风扇

FAN-SPD=风扇转速
　　风扇转速PWM控制
　　散热风扇的转速可以通过改变施加信号的占空比来调节。控制风扇转速的PWM输出方法的两个主要优点是风扇转速的变化范围比线性控制方法宽，并且其外部电路也有明显简化，见图6。


图6 ADT7460采用PWM控制风扇的转速（略）

　　注意外部电路比线性控制方法简单。

FAN=风扇
TACH=测速

　　ADT7460还包含用于自动风扇控制的独立工作软件，并以对应给定芯片温度的最佳转速运转。由于多种原因，无需主机干预的自动风扇速率控制功能在PC应用中特别有用。一经设置好，即使该PC机出现意外崩溃，它也能对系统的温度变化做出反应，另外，它确保风扇仅以任意给定温度所需要的转速运转，降低了功耗和噪音。

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集成电路温度传感器的优势及广泛应用

最近，美国国家半导体公司（National Semiconductor）数据转换系统部亚太区市场经理陈永信先生向记者专门介绍了集成电路温度传感器的特点、日益广泛和深入的应用领域，以及国家半导体公司温度传感器芯片开发概况和产品介绍。鉴于美国国家半导体公司在全球温度传感器集成电路市场处于领先地位，他提供的信息可能会引起读者的兴趣并有参考价值。

温度传感器比热敏电阻器具有的优势

温度传感元件几乎是无处不在。从空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品直至PC机、服务器、计算机外设、移动电话手机等，都需要具有温度传感功能的器件。

虽然长期以来热敏电阻器是最常用的元件，目前在一些工业应用领域仍然起重要的作用；但是，集成电路温度传感器比起热敏电阻器有着明显的优点，包括准确度更高，体积更小，功耗更低，更加适合在集成电路系统中应用。

温度传感器集成电路的电压输出与温度成正比，在相当宽的温度范围内，都具有很高的准确度。反之，热敏电阻器的电压输出与温度不具有线性关系，需通过查表或外加线性化电路，才能得到准确的温度。而且，热敏电阻器在高温区段电压变化率较小，不易分辨，造成温度测量的误差较大。这是热敏电阻器的最大缺点。相比之下，集成电路温度传感器因其电压输出与温度成线性关系，无论在高温或低温范围内，准确度都是一样的。

其次，热敏电阻器产品在不同的批次间存在差异，电子响应性能不一致。因而，使用前都需要进行调校，在大量生产时增加成本和时间。

集成电路温度传感器的输出阻抗较低，功耗也较低；热敏电阻器通过消耗电流感受温度，功耗较高。而且，长时间感受温度使热敏电阻器本身的温度也升高，测量温度的准确性降低。

从成本上分析，尽量单个热敏电阻器的价格低，但它必须配合相关元件才能达到集成电路温度传感器的准确度。从整体上说，热敏电阻器所需的成本反而更高。

采用集成电路温度传感器需要较少的芯片支持，占用印刷电路板的空间小。而且，系统设计可以简化，节省设计时间。

国家半导体公司温度传感器芯片开发概况

美国国家半导体公司的温度传感器芯片发展有四大方向：模拟输出（应用于蜂窝电话、硬盘机、空调等），数字（应用于硬盘机、空调、医疗设备、计算机等），远程二极管（应用于计算机/服务器类产品）和系统监视器（应用于计算机/服务类产品）。

一、模拟输出温度传感器芯片

LM20模拟输出温度传感器适用于蜂窝式移动电话中。由于这类电话（尤其是新一代推出的）对温度都非常敏感，过高或过低温度保护功能便显得非常重要。LM20在温度为25℃时，准确度可达+/-1.5℃或+/-4℃。它封装小巧，而且价格合理。

二、数字温度传感器芯片

LM92 是一种高精确度的双线接口温度传感器芯片。该款芯片最适用于各种高精确度的应用方案，其中包括冷暖空气调节、通风系统、医疗仪器、汽车、基站以及多种其他应用方案。有关应用方案一般均需要在较小的温度范围内达到较高的精确度。在LM92芯片还未正式推出之前，采用模拟温度传感器芯片或热敏电阻器。但由于这两类解决方案需要加设线性化电路及另外需要调校，因此会令成本增加。此外，模拟解决方案必须进行一些特别的测试，才可确保其精确度，但有关测试会对量产造成一定的影响。而LM92芯片采用更精确的测试方法，因此性能更可靠，即使在大量生产时仍能保持其精确度。

LM26是一款高精度单输出的低功率恒温器芯片。由于这款芯片可以按照个别客户要求而预先设定恒温器的断开点，并且可以提供模拟温度传感输出。因此特别适用于温度控制装置，例如火警警报系统。

三、远程二极管温度传感器芯片

计算机的处理器一向对温度都敏感，Intel在IDF会议上曾表示该公司的处理器，包括Pentium4中央处理器，都需要准确度高达+/-1℃的温度传感技术为其提供支持；而准确度高达+/-1℃的温度传感技术不单可以将系统的温度误差由+/-6℃降至+/-3℃，同时也可缩小温度宽限范围。对台式计算机和移动型计算机而言，温度宽限范围愈小，性能便愈高，因开动散热扇而浪费的电力也愈小。反之，温度宽限范围愈大，中央处理器在这个温度范围内操作，其性能也会受到影响。

LM86与LM88都是美国国家半导体推出可保护系统免受损害的温度传感器芯片。LM86是一款高准确度远程二极管温度传感器，在60℃至100℃的温度范围内，可达至+/-1℃远程准确度，更可支持 ACPI标准及设有视窗式比较功能，亦支持SMBus1.1及设有报警响应协议与超时功能。

LM88是一款双远程二极管温度传感恒温器芯片，同样最适用于笔记本型计算机、台式机、工作站与服务器上，以及电池供电的便携式系统等应用方案。此外，LM88芯片也可用作个人计算机的四级散热扇速控制器，而且成本也较低。

另一款远程二极管芯片是LM83，可测系统内四个不同位置的温度，其中三个属于芯片之外三个不同位置的温度，而第四个是芯片本身的内部温度。以往只有中央处理器的温度需要接受监测，但以目前的系统来说，电池、图形加速器及PCMCIA卡盒等配件的温度亦需同样接受监测。LM83芯片可发出两个可设定温度的中断输出信号。

LM88与LM83同样都具有卓越的抗噪音干扰能力，可减低电源供应带来的噪音干扰，有助防止假断开。

四、系统监示器芯片

LM87 是一款系统监示传感器芯片，除了与远程二极管传感器芯片一样能控制温度之外，还对风扇、电压有监控的作用。适用于笔记本型计算机、台式机、服务器等。 LM87是内置两个LM87远程二极管的温度传感器，有两个风扇转速输入口，跟八个电压监测输入口，还有一个风扇转速的控制输出。

美国国家半导体是温度传感器市场的主要芯片供应商，一直致力为客户提供各种不同的温度传感器芯片，包括业内最高准确度、最低功率及最小封装的温度传感器，确保各合作伙伴有更多的选择。

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各种温度传感器分类及其原理

温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。
　　1.热电偶的工作原理
　　当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端(也称参考端)或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a)所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向)，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势，热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势差△V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图2-1(b)所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。实验表明，当△V很小时，△V与△T成正比关系。定义△V对△T的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。

2.热电偶的种类
　　目前，国际电工委员会（IEC）推荐了8种类型的热电偶作为标准化热电偶，即为T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。
　　热电阻
　　1.热电阻材料的特性
　　导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其阻值推算出被测物体的温度，利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器，这种传感器主要用于-200—500℃温度范围内的温度测量。
　　纯金属是热电阻的主要制造材料，热电阻的材料应具有以下特性：
　　①电阻温度系数要大而且稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系。
　　②电阻率高，热容量小，反应速度快。
　　③材料的复现性和工艺性好，价格低。
　　④在测温范围内化学物理特性稳定。
　　目前，在工业中应用最广的铂和铜，并已制作成标准测温热电阻。
　　2．铂电阻
　　铂电阻与温度之间的关系接近于线性，在0～630.74℃范围内可用下式表示Rt＝R0(1+At+Bt2) (2-1)在-190～0℃范围内为Rt＝R0(1+At+Bt2十Ct3) (2-2)式中，RO、Rt为温度0°及t°时铂电阻的电阻值，t为任意温度，A、B、C为温度系数，由实验确定，A＝3.9684×10-3/℃，B＝-5.847×10-7／℃2，C＝-4.22×10-l2/℃3。由式(2-1)和式(2-2)看出，当R0值不同时，在同样温度下，其Rt值也不同。
　　3．铜电阻
　　在测温精度要求不高，且测温范围比较小的情况下，可采用铜电阻做成热电阻材料代替铂电阻。在-50～150℃的温度范围内，铜电阻与温度成线性关系，其电阻与温度关系的表达式为Rt＝R0(1+At) (2-3)式中，A＝4.25×10-3～4.28×10-3℃为铜电阻的温度系数
　　按照温度传感器
　　输出信号的模式，可大致划分为三大类：数字式温度传感器、逻辑输出温度传感器、模拟式温度传感器。

一、模拟温度传感器
　　传统的模拟温度传感器，如热电偶、热敏电阻和RTDS对温度的监控，在一些温度范围内线性不好，需要进行冷端补偿或引线补偿；热惯性大，响应时间慢。集成模拟温度传感器与之相比，具有灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点，而且它还将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，有实际尺寸小、使用方便等优点。常见的模拟温度传感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103电压输出型、AD590电流输出型。这里主要介绍该类器件的几个典型。
　　1、AD590温度传感器
　　AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V，输出电流223μA（-50℃）~423μA（+150℃），灵敏度为1μA/℃。当在电路中串接采样电阻R时，R两端的电压可作为喻出电压。注意R的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。
　　2、LM135/235/335温度传感器
　　LM135/235/335系列是美国国家半导体公司（NS）生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Ω的动态阻抗，工作电流范围从400μA到5mA，精度为1℃，LM135的温度范围为-55℃~+150℃，LM235的温度范围为-40℃~+125℃，LM335为-40℃~+100℃。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该系列器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。
　　二、逻辑输出型温度传感器
　　在许多应用中，我们并不需要严格测量温度值，只关心温度是否超出了一个设定范围，一旦温度超出所规定的范围，则发出报警信号，启动或关闭风扇、空调、加热器或其它控制设备，此时可选用逻辑输出式温度传感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。


1、LM56温度开关
　　LM56是NS公司生产的高精度低压温度开关，内置1.25V参考电压输出端。最大只能带50μA的负载。
　　电源
　　电压从2.7~10V，工作电流最大230μA，内置传感器的灵敏度为6.2mV/℃，传感器输出电压为6.2mV/℃×T+395mV。
　　2、MAX6501/02/03/04温度监控开关
　　MAX6501/02/03/04是具有逻辑输出和SO
　　T-23封装的温度监视器件开关，它的设计非常简单：用户选择一种接近于自己需要的控制的温度门限（由厂方预设在-45℃到+115℃，预设值间隔为10℃）。直接将其接入电路即可使用，无需任何外部元件。其中MAX6501/MAX6503为漏极开路低电平报警输出，MAX6502/MAX6504为推/拉式高电平报警输出，MAX6501/MAX6503提供热温度预置门限（35℃到+115℃），当温度高于预置门限时报警；MAX6502/MAX6504提供冷温度预置门限（-45℃到+15℃），当温度低于预置门限时报警。 对于需要一个简单的温度超限报警而又空间有限的应用如笔记本电脑、蜂窝移动电话等应用来说是非常理想的，该器件的典型温度误差是±0.5℃，最大±4℃，滞回温度可通过引脚选择为2℃或10℃，以避免温度接近门限值时输出不稳定。这类器件的工作电压范围为2.7V到5.5V，典型工作电流30μA。
　　三、数字式温度传感器
　　1、MAX6575
　　/76/77 数字温度传感器
　　如果采用数字式接口的温度传感器，上述设计问题将得到简化。同样，当A/D和微处理器的I/O管脚短缺时，采用时间或频率输出的温度传感器也能解决上述测量问题。以MAX6575/76/77系列SOT-23封装的温度传感器为例，这类器件可通过单线和微处理器进行温度数据的传送，提供三种灵活的输出方式--频率、周期或定时，并具备±0.8℃的典型精度，一条线最多允许挂接8个传感器，150μA典型电源电流和2.7V到5.5V的宽电源电压范围及-45℃到+125℃的温度范围。它输出的方波信号具有正比于绝对温度的周期，采用6脚SOT-23封装，仅占很小的板面。该器件通过一条I/O与微处理器相连，利用微处理器内部的计数器测出周期后就可计算出温度。

2、可多点检测、直接输出数字量的数字温度传感器
　　DS1612
　　DS1612是美国达拉斯半导体公司生产的CMOS
　　数字式温度传感器。内含两个不挥发性存储器，可以在存储器中任意的设定上限和下限温度值进行恒温器的温度控制，由于这些存储器具有不挥发性，因此一次定入后，即使不用CPU也仍然可以独立使用。
　　温度测量原理和精度：在芯片上分别设置了一个振荡频率温度系数较大的振荡器（OSC1）和一个温度系数较小的振荡器（OSC2）。在温度较低时，由于OSC2的开门时间较短，因此温度测量计数器计数值（n）较小；而当温度较高时，由于OSC2的开门时间较长，其计数值（m）增大。
　　如果在上述计数值基础上再加上一个同实际温度相差的校正数据，就可以构成一个高精度的数字温度传感器。该公司将这个校正值定入芯片中的不挥发存储器中，这样传感器输出的数字量就可以作为实际测量的温度数据，而不需要再进行校准。它可测量的温度范围为-55℃~+125℃，在0℃~+70℃范围内，测量精度为±0.5℃，输出的9位编码直接与温度相对应。
　　DS1621同外部电路的控制信号和数据的通信是通过双向总线来实现的，由CPU生成串行时钟脉冲（SCL），SDA是双向数据线。通过地址引脚A0、A1、A2将8个不同的地址分配给各器件。通过设定寄存器来设置工作方式，并对工作状态进行监控。被测的温度数据被存储在温度传感器寄存器中，高温（TH）和低温（TL）阈值寄存器存储了恒温器输出（Tout）的阈值。
　　现在，各种集成的温度传感器的功能越来越专业化。比如，MAXIM公司近期推出的MAX1619是一种增强型精密远端数字温度传感器，能够监测远端P-N结和其自身封装的温度。 它具有双报警输出：ALERT和OVERT。ALERT用于指示各 传感器的高/低温状态，OVERT信号等价于一个自动调温器，在远端温度传感器超上限时触发，MAX1619与MAX1617A完全软件兼容，非常适合于系统关断或风扇控制，甚至在系统“死锁”后仍能正常工作。美国达拉斯半导体公司的DS1615是有记录功能的温度传感器。器件中包含实时时钟、数字式温度传感器、非易失性存储器、控制逻辑电路以及串行接口电路。数字温度传感器的测量范围为-40℃~+85℃，精度为±2℃，读取9位时的分辨率是0.03125℃。时钟提供的时间从秒至年月，并对到2100年以前的闰年作了修正。电源电压为2.2V~5.5V，8脚SOIC封装。DS17775是数字式温度计及恒温控制器集成电路。其中包含数字温度传感器、A/D转换器、数字寄存器、恒温控制比较器以及两线串行接口电路。供电电压在3V至5V时的测量温度精度为±2℃，读取9位时的分辨率是0.5℃，读取13位时的分辨率是0.03125℃。

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常用温度传感器的原理及发展

1 引言

    科学技术离不开测量。测量的目的就是要获得被测对象的有关物理或化学性质的信息，以便根据这些信息对被测对象进行评价或控制，完成这一功能的器件就我们称之为传感器。传感器是信息技术的前沿尖端产品，被广泛用于工农业生产、科学研究和生等领域，尤其是温度传感器，使用范围广，数量多，居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段;

    (1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件);主要是能够进行非电量和电量之间转换。

    (2)模拟集成温度传感器/控制器;

    (3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。

    2 传感器的分类

    传感器分类方法很多，常用的有2种:一种是按被测的参数分，另一种是按变换原理来分。通常按被测的参数来分类，可分为热工参数:温度、比热、压力、流量、液位等;机械量参数:位移、力、加速度、重量等;物性参数:比重、浓度、算监度等;状态量参数:颜色、裂纹、磨损等。温度传感器属于热工参数。

    温度传感器按传感器于被测介质的接触方式可分为2大类:一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器，接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这时的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高，并在一定程度上还可测量物体内部的温度分布，但对于运动的、热容量比较小的、或对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。

    非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。目前最常用的是辐射热交换原理。此种测温方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。

    3 传感器的原理及发展

    3.1传统的分立式温度传感器—热电偶传感器

    热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精确度;测量范围广，可从-50℃-1600℃进行连续测量，特殊的热电偶如金铁-镍铬，最低可测到-269℃，钨-铼最高可达2800℃。

    热电偶传感器主要按照热电效应来工作。将两种不同的导体A和B连接起来，组成一个闭合回路，即构成感温元件，如图1所示。当导体A和B的两个接点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种现象即称为热电效应，也叫温差电效应。热电偶就是利用这一效应进行工作的。热电偶的一端是将A、B两种导体焊接在一起，称为工作端，置于温度为t的被测介质中。另一端称为参比端或自由端，放于温度为t0的恒定温度下。当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入计算机进行处理，即可得到温度值。     

    热电偶两端的热电势差可以用下式表示:

    Et=E(t)-E(t0)

    式中:Et—热电偶的热电势

    E(t)—温度为t时的热电势

    E(t0)—温度为t0时的热电势

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当参比端的温度t0恒定时，热电势只于工作端的温度有关，即Et=f(t)。
    当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的长度和直径无关，只与热电极的成分及两端的温度有关。

    3.2集成(IC)温度传感器

    (1)模拟集成温度传感器

    集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控测，不需要进行非线性校准，外围电路简单。目前在国内外仍普遍应用的一种集成传感器，下面介绍一种具有高灵敏度和高精度的IC温度传感器—AN6701。

    AN6701的原理图如图2所示，它由温度检测电路、温度补偿电路以及缓冲放大器3部分组成。     

    IC温度传感器的检测电路是利用晶体管对两个发射极的电流密度差产生基极-发射极之间的电压差(VbC)的原理而工作的。图3所示为温度检测及温度补偿电路图。图2中，T1-T5为检测电路，T8-T11及RC组成的电路产生正比其绝对温度的电流，该电流通过T12和T13注入T7，即可获得对应于注入电流的补偿温度。RC为外接电阻，使传感器的校准比较方便。     

    (2)智能温度传感器

    传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化和谐也取决于软件的开发水平。

    4 智能温度传感器发展的新趋势

    21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

    4.1提高测温精度和分辨力

    21世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1℃。目前，国外已相继推出多种高速度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是9～12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5～0.0625℃。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125℃，测温精度为±0.2℃。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，