現(xian)代信息技術的三(san)大基礎是信息采(cǎi)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(sheng)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(chuan)統的分立式溫度(du)傳感器(含敏感元(yuán)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(zhi)能化、網絡化的方(fāng)向發展。

１集成溫度(du)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(dǎo)體集成工藝而制(zhì)成的，因⭐此亦稱矽(xī)傳感器或單片集(ji)成溫度傳感器。模(mó)拟集成🐅溫度傳感(gǎn)器是在20世紀80年代(dai)問世的，它是将溫(wēn)度傳感器集成在(zài)一個芯片上、可完(wan)成💃🏻溫度測量及拟(nǐ)信号輸出功能的(de)專用IC。模拟集成溫(wēn)度傳感器的🥵主要(yao)特點是功能單一(yī)(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(gōng)耗💔等，适合遠距離(li)🏒測溫、控🍓溫，不需要(yao)進行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。

1.2模(mó)拟集成溫度控制(zhì)器
模拟集成溫度(du)控制器主要包括(kuo)溫控開關、可編程(cheng)溫度⛹🏻‍♀️控🌂制器，典型(xíng)産品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增(zēng)強型集成溫度控(kòng)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(zhè)與智能溫度傳感(gan)器有某些相似🧡之(zhī)處。但它自成系統(tong)，工作時并不受微(wēi)處理器的控制，這(zhè)是二者的主要區(qu)别。

1.3智能溫度傳感(gan)器
智能溫度傳感(gǎn)器(亦稱數字溫度(dù)傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世的(de)。它是微電子技術(shù)、計算機技術和自(zì)動♋測試🧑🏽‍🤝‍🧑🏻技術(ATE)的結(jie)晶。目🚶前，已開發出(chū)多種智能溫度傳(chuan)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(diàn)路。有的産品還帶(dài)多路選擇器、控制(zhì)器(cpu)、随🚶機存取存儲(chǔ)💛器(RAM)和隻讀存儲器(qì)(ROM)。智能溫度傳感器(qì)的特點是能輸出(chu)溫度數據及相關(guān)的溫度控制量，适(shi)配各種微控制器(qi)(MCU)；并且它是在硬件(jiàn)的基礎上通過軟(ruǎn)件來實🧑🏽‍🤝‍🧑🏻現測試功(gong)能的。

2智能溫度傳(chuan)感器發展的新趨(qu)勢
進入21世紀後，智(zhì)能溫度傳感器正(zheng)朝着精度佳、多功(gōng)能、總線标準🈲化、高(gāo)可靠性及安全性(xìng)、開發虛拟傳感器(qi)和網絡傳感器、研(yán)制單片測溫系統(tong)等方向迅速發展(zhǎn)。

2.1提高測溫精度和(he)分辨力
在20世紀90年(nian)代中期最早推出(chū)的智能溫度傳感(gǎn)器，采用的是💰8位A/D轉(zhuan)換器，其測溫精度(dù)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(wen)⚽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(jìn)制數據，其分辨力(lì)高達0.03125°C，測溫㊙️精度爲(wèi)±0.2°C。爲了提高多通道(dao)智能溫度傳感器(qì)的轉換速率，也有(yǒu)㊙️的芯片采用高速(sù)逐次逼近式A/D轉換(huan)器。以AD7817型♍5通道智能(neng)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(fèn)别僅爲27us、9us。

2.2增加測試(shi)功能
新型智能溫(wēn)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(zeng)加了實時日曆時(shí)鍾（RTC），使其功⛹🏻‍♀️能更🈲加(jia)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(néng)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(shi)可供選擇，主要🌈包(bao)括單次轉換模式(shì)、連續轉換模式、待(dai)機模式，有的㊙️還增(zēng)加了低溫極限擴(kuò)展模式，操作簡便(bian)。對某些智能🥰溫度(du)傳感器而言，主機(jī)(外部微處理器或(huò)單片機)還可通過(guò)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(neng)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(tuo)離微控制器單獨(du)工作，自行構成一(yi)個溫控儀。

2.3總線技(ji)術的标準化與規(gui)範化
目前，智能溫(wēn)度傳感器的總線(xiàn)技術也實現了标(biao)準化、規範👅化，所采(cǎi)用的總線主要有(yǒu)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(jī)分式或逐次比較(jiào)式轉換技術，其噪(zao)聲容限低，抑制混(hun)疊噪聲及量化噪(zao)聲的能力比較差(cha)。新型智能溫度傳(chuán)感器(例如TMP12/15、LM74、LM83)普遍采(cai)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(zhuan)換成數字信号，再(zài)利用過采樣、噪聲(sheng)整形，來提高有效(xiào)分辨力。Σ－Δ式A／D轉換器(qi)不僅能濾除量化(huà)噪聲🐪，而且對外圍(wéi)元件的精度要求(qiu)低；由于采用了數(shù)字反饋方式，因此(cǐ)比較器的失調電(dian)壓及零♈點漂移都(dou)不會影響溫度的(de)轉換精度。這種智(zhì)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(nei)部，都設置了一個(gè)可編程的“故障排(pai)隊(fAultqueue)”計數器，專用于(yu)設定允許被測溫(wēn)度值超過上、下限(xiàn)的次數。僅當被測(ce)溫度連續超過上(shang)限或低☁️于下限的(de)次數達到或超過(guò)所設定的次數n(n=1~4)時(shi)，才能觸🏃發中斷端(duān)。若故障次數不滿(mǎn)足上述條🔅件或故(gu)障不是連續發生(shēng)的，故障計數器就(jiu)複位而不會觸發(fa)❓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(cì)噪聲幹擾，都不會(hui)影響溫控系統的(de)正常工作。

LM76型智能(neng)溫度傳感器增加(jia)了溫度窗口比較(jiào)器，非常适合設計(jì)一個符合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進(jìn)配置與電源接口(kou)”)規範的溫控系統(tong)。這種系統具有完(wán)善的過熱保護功(gong)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(ke)承受的工作溫度(dù)規定爲tH，台式計算(suan)機一般爲75°C，高檔筆(bǐ)記本電腦的專用(yong)CPU可達100°C。一旦CPU或主電(diàn)路的溫度超出所(suǒ)設定的上、下限時(shi)， INT端立即使主機産(chǎn)生中斷，再通過電(dian)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(chao)過CPU的極限溫度時(shí)，嚴重超溫報警輸(shū)出端(T_CRIT_A)也能直接關(guan)斷主電源，并且該(gāi)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(shi)靈。

爲防止因人體(tǐ)靜電放電(ESD)而損壞(huai)芯片。一些智能溫(wēn)度傳感📱器還增加(jiā)了ESD保護電路，一般(bān)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(mo)型，當人體放電時(shi)，TCN75型智能溫度傳感(gan)器的串行接口端(duan)、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(xíng)智能溫度傳感器(qi)則🙇🏻可承受4000V的靜電(diàn)放電電壓。

新開發(fā)的智能溫度傳感(gǎn)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(di)消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮寫爲prc)模(mo)式，能抵消遠程傳(chuan)感器引線阻抗所(suǒ)引起的測溫誤差(cha)，即使㊙️引線阻抗達(dá)到100歐姆，也不會影(ying)響測量精度。遠程(chéng)傳感器引線可采(cǎi)用普通雙絞線或(huo)者帶屏蔽層的雙(shuang)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(gǎn)器 利用軟件可完(wán)成傳感器的标定(dìng)及校準，以實現性(xìng)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(zhi)的TEDS型虛拟傳感器(qì)，其主要特點是每(mei)隻傳感器都有😍産(chǎn)品序列号并且附(fù)帶一張軟盤，軟盤(pán)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(ji)輸入該傳感器的(de)産品序列号，再從(cóng)軟盤上讀出有關(guan)🔴數據，然後自動完(wan)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(luo)溫度傳感器
網絡(luo)溫度傳感器是包(bao)含數字傳感器、網(wǎng)絡接口和處理單(dan)元的🙇‍♀️新一代智能(néng)傳感器。數字傳感(gan)器首先将被測溫(wen)度轉換成數字量(liàng)，再送給微控制器(qi)作數👅據處理。最後(hòu)将測量結果傳輸(shū)🔞給網絡，以便實現(xiàn)各傳感器之間、傳(chuan)感器與執行器之(zhī)間、傳感器與系統(tong)之間的數據☀️交換(huan)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(fang)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(xīn)科技産品。它是在(zài)芯片上集成一個(ge)系統或子系統，其(qí)集成度将高達108~109元(yuan)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(ti)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(zuì)小線寬/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含晶體(ti)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(pian)尺寸/mm2 750 900 1100 1400
電源電壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新(xīn)片I/O數 2000 2600 3600 4800