全面了解數(shù)字溫度傳感器規(guī)范

功耗

大多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員都非常關(guān)心系統(tǒng)的總功耗，電池供電系統(tǒng)尤為如此。對(duì)于這些應(yīng)用領(lǐng)域使用的數(shù)字溫度傳感器來(lái)說(shuō)，規(guī)定功耗必須在整個(gè)系統(tǒng)功率預(yù)算以下?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的許多數(shù)字溫度傳感器處于工作狀態(tài)時(shí)，僅消耗微安電流。市場(chǎng)上還有一些具有斷電引腳或斷電寄存器功能的其他器件。它們?cè)跀嚯姞顟B(tài)下的耗電可能遠(yuǎn)不到1mA。因?yàn)橄到y(tǒng)監(jiān)控活動(dòng)通常是非連續(xù)的，因此設(shè)計(jì)人員可充分利用“單觸發(fā)”模式的優(yōu)勢(shì)（該模式也是一些數(shù)字溫度傳感器的功能之一）。在“單觸發(fā)”模式中，該器件的上電時(shí)間剛好完成測(cè)量，接著隨即恢復(fù)斷電模式。利用這種功能，時(shí)間平均耗電量可降至最低。

National公司的LM70數(shù)字溫度傳感器就是一款采用斷電寄存器的中等低功耗器件。運(yùn)行狀態(tài)下的最大靜態(tài)電流指標(biāo)是490μA，但當(dāng)該器件進(jìn)入關(guān)機(jī)模式時(shí)，電流消耗通常降至12μA。TI的TMP102采用了“單觸發(fā)”模式，因此設(shè)計(jì)人員可輕松地使該器件處于斷電狀態(tài)，其電流消耗通常低于1μA。即使處于工作狀態(tài)時(shí)，該器件也僅消耗10μA靜態(tài)電流。

考慮系統(tǒng)功耗時(shí)，另一個(gè)因素是數(shù)字溫度傳感器的電源電壓要求。大多數(shù)溫度傳感器的性能指標(biāo)要求的供電電壓范圍為2.7～5.5V。有幾款器件（如Maxim公司的DS75LX）則專門適于低電壓應(yīng)用，其規(guī)范要求的電壓范圍是1.7V～3.7V。TMP102的性能要求電壓可低至1.4V。

接口

大多數(shù)數(shù)字溫度傳感器都具有下列兩種接口中的一種：I2C或SPI。I2C接口是一種兩線總線，可用于與監(jiān)控器件進(jìn)行通信的多種系統(tǒng)。它通常以400kb/s 的速度運(yùn)行，但如果采用有源終端電路，則可以 3.4Mb/s的速度運(yùn)行。該總線要求單線具有上拉電阻，這使材料清單成本增加很小。利用溫度傳感器器件上的引腳可將多個(gè)傳感器裝在同一條總線上。一些器件可在出廠時(shí)擁有不同的地址，便于通過(guò)一臺(tái)I2C主控制器來(lái)控制數(shù)個(gè)相同的器件。當(dāng)需要在系統(tǒng)內(nèi)若干個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，其作用就顯現(xiàn)出來(lái)了。

SPI是一種三線或四線接口，具體情況視器件間需要單向通信還是雙向通信而定。SPI不支持器件尋址，因此系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)器件都必須擁有與之相連的專門數(shù)字線路。來(lái)自主系統(tǒng)的這條專線路被稱作芯片選擇、芯片使能或從屬選擇，它支持主系統(tǒng)與每個(gè)器件進(jìn)行單獨(dú)通信。

市場(chǎng)上現(xiàn)有的幾款數(shù)字溫度傳感器采用單線接口。這種由Maxim公司最早推出的接口通常被稱作“單線”接口。器件、溫度傳感器等使用局限性限制了這種接口的應(yīng)用。Maxim公司的DS18B20就是一款利用“單線”接口的典型數(shù)字溫度傳感器。

封裝

數(shù)字溫度傳感器廠商提供了多種封裝選擇，以方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可隨時(shí)找到適于其系統(tǒng)空間限制的封裝?，F(xiàn)有封裝類型從8引腳SOIC到芯片級(jí)封裝(CSP)。當(dāng)尺寸限制不是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要因素時(shí)，較大封裝當(dāng)然是合適的。CSP 更適于空間有限的應(yīng)用（如手機(jī)），但在生產(chǎn)方面可能存在困難。新上市的器件為采用SOT563封裝的器件系列（如TMP102）。它們?cè)趯?shí)際尺寸方面和CSP相似，甚至高度或Z尺寸方面也很相似。但因其是封裝的有引線器件，因此它們?cè)谏a(chǎn)環(huán)境中更穩(wěn)健。

結(jié)論

在規(guī)定限值內(nèi)運(yùn)行單個(gè)組件是先進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的部分要求。要使高度集成的先進(jìn)系統(tǒng)始終保持最佳運(yùn)行需要進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控。具體來(lái)說(shuō)，監(jiān)控并維持最佳系統(tǒng)溫度將決定系統(tǒng)是否能保持穩(wěn)定。系統(tǒng)臨界溫度測(cè)量首先從選擇正確的數(shù)字溫度傳感器開(kāi)始。只要從精度、分辨率、功耗、接口和封裝要求考慮，大多數(shù)應(yīng)用均可找到合適的數(shù)字溫度傳感器。