現代信息技術(shu)的三大基礎是信(xin)息采集(即傳感器(qi)技術)、信息傳輸(通(tong)信技術)和信息處(chù)理(計算機技術)。傳(chuán)感器屬于信息技(ji)術的前沿尖端産(chan)品，尤其是溫度傳(chuán)感器被廣泛用于(yú)工農業生産、科學(xué)研究和生活等領(ling)域，數量高居各種(zhǒng)傳感器之首。近百(bǎi)年來，溫度傳感器(qì)的發展大緻經曆(lì)了以下三個階段(duàn)；(1)傳統的分立式溫(wen)度傳感器(含敏感(gǎn)元件)；(2)模拟集成溫(wēn)度傳感器／控制器(qì)；(3)智能溫度傳感器(qì)。目前，國際上新型(xíng)溫度傳感器正從(cong)模拟式向數字式(shì)、由集成化向智能(neng)化、網絡化的方向(xiang)發展。

１集成溫度傳(chuán)感器的産品分類(lei)
1.1模拟集成溫度傳(chuán)感器
集成傳感器(qi)是采用矽半導體(ti)集成工藝而制成(cheng)的，因此亦稱矽傳(chuán)感器或單片集成(chéng)溫度傳感器。模拟(nǐ)集成溫度傳感器(qi)是在20世紀80年代問(wen)世的，它是将溫度(dù)傳感器集成在一(yi)個芯片上、可完成(chéng)溫度測量及模拟(ni)信号輸出功能的(de)專用IC。模拟集成溫(wēn)度傳感器的主要(yào)特點是功能單一(yi)(僅測量溫度)、測溫(wēn)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(yao)進行非線性校準(zhun)，外圍電路簡單。它(tā)是目前在國内外(wai)應用爲普遍的一(yī)種集成傳感器，典(dian)型産品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。

1.2模拟(ni)集成溫度控制器(qì)
模拟集成溫度控(kòng)制器主要包括溫(wēn)控開關、可編程溫(wēn)度控制器，典型産(chan)品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增強(qiáng)型集成溫度控制(zhì)器(例如TC652/653)中還包含(han)了A/D轉換器以及固(gu)化好的程序，這與(yu)智能溫度傳感器(qi)有某些相似之處(chù)。但它自成系統，工(gōng)作時并不受微處(chù)理器的控制，這是(shì)二者的主要區别(bié)。

1.3智能溫度傳感器(qì)
智能溫度傳感器(qi)(亦稱數字溫度傳(chuan)感器)是在20世紀90年(nian)代中期問世的。它(tā)是微電子技術、計(jì)算機技術和自動(dòng)測試技術(ATE)的結晶(jing)。目前，國際上已開(kai)發出多種智能溫(wēn)度傳感器系列産(chǎn)品。智能溫度傳感(gan)器内部都包含溫(wen)度傳感器、A/D轉換器(qì)、信号處理器、存儲(chu)器(或寄存器)和接(jiē)口電路。有的産品(pǐn)還帶多路選擇器(qi)、中央控制器(cpu)、随機(ji)存取存儲器(RAM)和隻(zhī)讀存儲器(ROM)。智能溫(wēn)度傳感器的特點(dian)是能輸出溫度數(shù)據及相關的溫度(du)控制量，适配各種(zhǒng)微控制器(MCU)；并且它(ta)是在硬件的基礎(chu)上通過軟件來實(shí)現測試功能的，其(qi)智能化程度也取(qǔ)決于軟件的開發(fa)水平。

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(zheng)朝着高精度、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(tong)等高科技的方向(xiàng)迅速發展。

2.1提高測(ce)溫精度和分辨力(lì)
在20世紀90年代中期(qi)早推出的智能溫(wēn)度傳感器，采用的(de)是8位A/D轉換器，其測(cè)溫精度較低，分辨(bian)力隻能達到1°C。目前(qian)，國外已相繼推出(chu)多種高精度、高分(fèn)辨力的智能溫度(dù)傳感器，所用的是(shì)9~12位A/D轉換器，分辨力(li)一般可達0.5~0.0625°C。由美國(guo)DALLAS半導體公司新研(yan)制的DS1624型高分辨力(lì)智能溫度傳感器(qi)，能輸出13位二進制(zhi)數據，其分辨力高(gao)達0.03125°C，測溫精度爲±0.2°C。爲(wèi)了提高多通道智(zhì)能溫度傳感器的(de)轉換速率，也有的(de)芯片采用高速逐(zhu)次逼近式A/D轉換器(qì)。以AD7817型5通道智能溫(wēn)度傳感篇例，它對(duì)本地傳感器、每一(yi)路遠程傳感器的(de)轉換時間分别僅(jǐn)爲27us、9us。

2.2增加測試功能(neng)
新型智能溫度傳(chuán)感器的測試功能(néng)也在不斷增強。例(li)如，DS1629型單線智能溫(wēn)度傳感器增加了(le)實時日曆時鍾（RTC），使(shi)其功能更加完善(shàn)。DS1624還增加了存儲功(gong)能，利用芯片内部(bù)256字節的E2PROM存儲器，可(kě)存儲用戶的短信(xin)息。另外，智能溫度(dù)傳感器正從單通(tong)道向多通道的方(fang)向發展，這就爲研(yán)制和開發多路溫(wen)度測控系統創造(zao)了良好條件。?br>

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(bāo)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(kuò)展模式，操作非常(cháng)簡便。對某些智能(néng)溫度傳感器而言(yan)，主機(外部微處理(lǐ)器或單片機)還可(kě)通過相應的寄存(cún)器來設定其A/D轉換(huan)速率(典型産品爲(wèi)MAX6654)，分辨力及大轉換(huan)時間(典型産品爲(wei)DS1624)。

能溫度控制器是(shi)在智能溫度傳感(gan)器的基礎上發展(zhǎn)而成的。典型産品(pǐn)有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能溫度控制(zhi)器适配各種微控(kong)制器，構成智能化(hua)溫控系統；它們還(hái)可以脫離微控制(zhì)器單獨工作，自行(hang)構成一個溫控儀(yí)。

2.3總線技術的标準(zhun)化與規範化
目前(qian)，智能溫度傳感器(qi)的總線技術也實(shí)現了标準化、規範(fàn)化，所采用的總線(xian)主要有單線(1-Wire)總線(xiàn)、I2C總線、SMBus總線和spI總線(xian)。溫度傳感器轉從(cóng)機可通過專用總(zǒng)線接口與主機進(jin)行通信。

2.4可靠性及(jí)安全性設計
傳統(tǒng)的A/D轉換器大多采(cǎi)用積分式或逐次(cì)比較式轉換技術(shù)，其噪聲容限低，抑(yì)制混疊噪聲及量(liang)化噪聲的能力比(bǐ)較差。新型智能溫(wen)度傳感器(例如TMP12/16、LM74、LM83)普(pu)遍采用了高性能(neng)的Σ－Δ式A／Ｄ轉換器，它能(néng)以很高的采樣速(su)率和很低的采樣(yang)分辨力将模拟信(xin)号轉換成數字信(xin)号，再利用過采樣(yang)、噪聲整形和數字(zi)濾波技術，來提高(gao)有效分辨力。Σ－Δ式A／D轉(zhuan)換器不僅能濾除(chú)量化噪聲，而且對(dui)外圍元件的精度(dù)要求低；由于采用(yòng)了數字反饋方式(shi)，因此比較器的失(shi)調電壓及零點漂(piāo)移都不會影響溫(wēn)度的轉換精度。這(zhe)種智能溫度傳感(gan)器兼有抑制串模(mó)幹擾能力強、分辨(bian)力高、線性度好、成(cheng)本低等優點。

爲了(le)避免在溫控系統(tǒng)受到噪聲幹擾時(shi)産生誤動作，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等(děng)智能溫度傳感器(qì)的内部，都設置了(le)一個可編程的“故(gù)障排隊(fAultqueue)”計數器，專(zhuan)用于設定允許被(bei)測溫度值超過上(shàng)、下限的次數。僅當(dang)被測溫度連續超(chao)過上限或低于下(xia)限的次數達到或(huò)超過所設定的次(cì)數n(n=1~4)時，才能觸發中(zhong)斷端。若故障次數(shù)不滿足上述條件(jiàn)或故障不是連續(xu)發生的，故障計數(shù)器就複位而不會(hui)觸發中斷端。這意(yì)味着假定n=3時，那麽(me)偶然受到一次或(huò)兩次噪聲幹擾，都(dou)不會影響溫控系(xi)統的正常工作。

LM76型(xing)智能溫度傳感器(qi)增加了溫度窗口(kǒu)比較器，非常适合(he)設計一個符合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即(ji)“先進配置與電源(yuán)接口”)規範的溫控(kòng)系統。這種系統具(jù)有完善的過熱保(bao)護功能，可用來監(jian)控筆記本電腦和(hé)服務器中CPU及主電(diàn)路的溫度。微處理(lǐ)器高可承受的工(gong)茁度規定爲tH，台式(shi)計算機一般爲75°C，高(gao)檔筆記本電腦的(de)專用CPU可達100°C。一旦CPU或(huò)主電路的溫度超(chāo)出所設定的上、下(xià)限時， INT端立即使主(zhu)機産生中斷，再通(tōng)過電源控制器發(fā)出信号，迅速将主(zhu)電源關斷起到保(bao)護作用。此外，當溫(wen)度超過CPU的極限溫(wen)度時，嚴重超溫報(bào)警輸出端(T_CRIT_A)也能直(zhí)接關斷主電源，并(bing)且該端還可通過(guò)獨立的硬件關斷(duan)電路來切斷主電(diàn)源，以防主電源控(kong)制失靈。上述三重(zhong)安全性保護措施(shi)已成爲國際上設(she)計溫控系統的新(xin)觀念。

爲防止因人(ren)體靜電放電(ESD)而損(sǔn)壞芯片。一些智能(néng)溫度傳感器還增(zēng)加了ESD保護電路，一(yi)般可承受1000~4000V的靜電(diàn)放電電壓。通常是(shì)将人體等效于由(you)100PF電容和1.2K歐姆電阻(zǔ)串聯而成的電路(lu)模型，當人體放電(dian)時，TCN75型智能溫度傳(chuán)感器的串行接口(kou)端、中斷／比較器信(xìn)号輸出端和地址(zhi)輸入端均可承受(shou)1000V的靜電放電電壓(yā)。LM83型智能溫度傳感(gǎn)器則可承受4000V的靜(jìng)電放電電壓。

新開(kāi)發的智能溫度傳(chuan)感器(例如MAX6654、LM83)還增加(jiā)了傳感器故障檢(jian)測功能，能自動檢(jian)測外部晶體管溫(wen)度傳感器(亦稱遠(yuǎn)程傳感器)的開路(lu)或短路故障。MAX6654還具(jù)有選擇“寄生阻抗(kàng)抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮寫爲(wei)prc)模式，能抵消遠程(chéng)傳感器引線阻抗(kang)所引起的測溫誤(wu)差，即使引線阻抗(kang)達到100歐姆，也不會(hui)影響測量精度。遠(yuan)程傳感器引線可(ke)采用普通雙絞線(xian)或者帶屏蔽層的(de)雙絞線。

2.5虛拟溫度(dù)傳感器和網絡溫(wen)度傳感器
(1)虛拟傳(chuan)感器
虛拟傳感器(qì)是基于傳感器硬(ying)件和計算機平台(tái)、并通過軟件開發(fā)而成的。利用軟件(jiàn)可完成傳感器的(de)标定及校準，以實(shí)現佳性能指标。近(jìn)，美國Ｂ＆Ｋ公司已開發(fa)出一種基于軟件(jiàn)設置的TEDS型虛拟傳(chuan)感器，其主要特點(dian)是每隻傳感器都(dou)有唯一的産品序(xu)列号并且附帶一(yi)張軟盤，軟盤上存(cun)儲着對該傳感器(qi)進行标定的有關(guān)數據。使用時，傳感(gǎn)器通過數據采集(jí)器接至計算機，首(shou)先從計算機輸入(rù)該傳感器的産品(pin)序列号，再從軟盤(pan)上讀出有關數據(jù)，然後自動完成對(dui)傳感器的檢查、傳(chuán)感器參數的讀取(qǔ)、傳感器設置和記(jì)錄工作。

(2)網絡溫度(du)傳感器
網絡溫度(du)傳感器是包含數(shù)字傳感器、網絡接(jiē)口和處理單元的(de)新一代智能傳感(gan)器。數字傳感器首(shou)先将被測溫度轉(zhuǎn)換成數字量，再送(song)給微控制器作數(shù)據處理。後将測量(liang)結果傳輸給網絡(luo)，以便實現各傳感(gǎn)器之間、傳感器與(yu)執行器之間、傳感(gǎn)器與系統之間的(de)數據交換及資源(yuán)共享，在更換傳感(gǎn)器時無須進行标(biao)定和校準，可做到(dao)“即插即用(Plug&PlAy)”，這樣就(jiu)極大地方便了用(yong)戶。

2.6單片測溫系統(tong)
單片系統(System On Chip)是21世紀(ji)一項高新科技産(chan)品。它是在芯片上(shàng)集成一個系統或(huo)子系統，其集成度(du)将高達108~109元件/片，這(zhe)将給IC産業及IC應用(yòng)帶來劃時代的進(jin)步。半導體工業協(xié)會(SIA)對單片系統集(jí)成所作的預測見(jiàn)表1。目前，國際上一(yi)些著名的IC廠家已(yǐ)開始研制單片測(cè)溫系統，相信在不(bú)久的将來即可面(miàn)市。

表1單片系統集(ji)成電路的發展預(yù)測
年 份 2001 2002 2007 2010
小線寬/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包(bao)含晶體管數量/片(piàn) 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成本/(晶體管/毫美(měi)分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片尺寸/mm2 750 900 1100 1400
電源(yuan)電壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新片I/O數 2000 2600 3600 4800