現(xiàn)代信(xìn)息技(jì)術的三大(dà)基礎(chǔ)是(shì)信息采集(即傳感器技(jì)術)、信息傳(chuán)輸(通(tōng)信技(jì)術(shù))和信息(xī)處理(計算機技(jì)術)。傳感器屬于(yú)信息技術的産(chǎn)品，尤其是(shì)溫度(dù)傳感器被(bèi)廣泛用于(yú)工農業生(shēng)産、生活等(děng)領域(yù)，數量各(gè)種(zhǒng)傳感(gǎn)器。近百年(nián)來，溫度傳感器(qì)的發(fā)展大緻經(jīng)曆了以下三個階段(duàn)；(1)傳統(tǒng)的分立式(shì)溫度(dù)傳感器(qì)(含(hán)敏感(gǎn)元件(jiàn))；(2)模拟(nǐ)集成溫(wēn)度傳感(gǎn)器／控(kòng)制器；(3)智能(néng)溫度(dù)傳感器。目(mù)前，溫度傳(chuán)感(gǎn)器(qì)正從模(mó)拟式向(xiàng)數字(zì)式、由集成(chéng)化向(xiàng)智能化、網(wǎng)絡化(huà)的方(fāng)向發(fā)展。

１集(jí)成溫度傳感器的産(chǎn)品分(fèn)類
1.1模拟(nǐ)集(jí)成溫度傳感器(qì)
集成(chéng)傳感(gǎn)器是(shì)采用(yòng)矽半導(dǎo)體(tǐ)集成(chéng)工藝而(ér)制成的(de)，因此亦稱矽傳(chuán)感器(qì)或(huò)單片集(jí)成溫(wēn)度傳感器(qì)。模拟集成溫度(dù)傳感器是(shì)在20世(shì)紀80年代(dài)問世的(de)，它是将溫(wēn)度傳(chuán)感器(qì)集成在一(yī)個芯片上、可完(wán)成溫(wēn)度測量及拟信(xìn)号(hào)輸出功(gōng)能的(de)專用ic。模拟(nǐ)集(jí)成(chéng)溫度傳感(gǎn)器的主要(yào)特點(diǎn)是功能(néng)單一(僅(jǐn)測量(liàng)溫(wēn)度)、測溫誤差小(xiǎo)、價(jià)格低、響應速度快、傳(chuán)輸距離遠、體積小、微(wēi)功耗等，适(shì)合遠距離測溫(wēn)、控溫，不需要進(jìn)行非線性(xìng)校準(zhǔn)，外圍電路簡單(dān)。

1.2模拟集成(chéng)溫度(dù)控制器
模拟集(jí)成溫(wēn)度控制器主要(yào)包括溫控(kòng)開關、可編程溫度控制器(qì)，典型(xíng)産品有lm56、ad22105和(hé)max6509。某些增強型集成溫度控(kòng)制(zhì)器(例如(rú)tc652/653)中還包含(hán)了a/d轉(zhuǎn)換器以及(jí)固化(huà)好的程(chéng)序，這與智能溫度(dù)傳感(gǎn)器有某(mǒu)些相似(sì)之處。但它自成(chéng)系統，工作時并(bìng)不受微處理器的控制(zhì)，這是二(èr)者的主要(yào)區别(bié)。

1.3智能溫度傳感(gǎn)器
智能溫(wēn)度傳感器(亦稱數字(zì)溫度傳感器)是在20世(shì)紀90年代中(zhōng)期問世的(de)。它是(shì)微電子技術、計(jì)算機技術(shù)和自動測試(shì)技術(ate)的(de)結(jié)晶。目(mù)前(qián)，已開(kāi)發出(chū)多種智能(néng)溫度傳感器系列産品。智能溫(wēn)度傳(chuán)感器(qì)内部(bù)都(dōu)包含溫度傳(chuán)感器、a/d轉換器、信(xìn)号處理器(qì)、存儲(chǔ)器(或寄存(cún)器)和(hé)接口電路(lù)。有的(de)産品還帶多路(lù)選擇器、控(kòng)制器(qì)(cpu)、随機(jī)存(cún)取(qǔ)存儲器(ram)和隻讀存儲(chǔ)器(rom)。智能溫度傳感器的特點是(shì)能輸出(chū)溫度數(shù)據及(jí)相(xiàng)關的溫(wēn)度控制(zhì)量(liàng)，适配各種(zhǒng)微控制器(mcu)；并且(qiě)它是在硬(yìng)件的(de)基礎上通(tōng)過軟件來(lái)實現(xiàn)測試功(gōng)能(néng)的。

2智能溫(wēn)度傳感器(qì)發展的新趨勢(shì)
進入21世紀後，智(zhì)能溫度傳感器(qì)正朝着精度佳(jiā)、多功(gōng)能、總線标準化、高可靠性(xìng)及安(ān)全性、開發(fā)虛拟傳感(gǎn)器和(hé)網絡傳感器、研(yán)制單片測溫系(xì)統(tǒng)等方向迅速(sù)發展。

2.1提高測(cè)溫精度和分辨力(lì)
在20世紀(jì)90年代中(zhōng)期最早推出的(de)智能溫(wēn)度傳感器，采(cǎi)用(yòng)的是8位(wèi)a/d轉換器，其測溫(wēn)精度較低，分辨(biàn)力隻能達到1°c。目(mù)前(qián)，已相(xiàng)繼(jì)推出(chū)多種精度佳、分(fèn)辨力(lì)的智能溫度傳感(gǎn)器(qì)，所用(yòng)的是9~12位a/d轉換器(qì)，分辨力一(yī)般可達0.5~0.0625°c。由(yóu)美國dallas半導體公司新(xīn)研制(zhì)的ds1624型高分辨力(lì)智能(néng)溫度(dù)傳感器，能(néng)輸出13位二(èr)進制數據(jù)，其分(fèn)辨力(lì)高達(dá)0.03125°c，測溫(wēn)精度爲±0.2°c。爲了提(tí)高多(duō)通道智能(néng)溫度(dù)傳(chuán)感(gǎn)器的轉換(huàn)速率，也(yě)有(yǒu)的芯片采用高(gāo)速逐次(cì)逼(bī)近式(shì)a/d轉換器。以ad7817型5通(tōng)道智能(néng)溫度傳(chuán)感器爲例，它(tā)對本地傳感(gǎn)器、每(měi)一路遠(yuǎn)程傳感(gǎn)器的(de)轉換時間(jiān)分(fèn)别僅爲27us、9us。

2.2增加(jiā)測試功能
新型(xíng)智能(néng)溫度傳感器的(de)測試(shì)功能(néng)也在不斷增強。例如，ds1629型單(dān)線智(zhì)能溫度傳感器(qì)增加了(le)實時日(rì)曆時鍾（rtc），使(shǐ)其功(gōng)能更加完善。ds1624還(hái)增加了存(cún)儲功(gōng)能，利(lì)用(yòng)芯片内部256字節的(de)e2prom存儲器，可(kě)存儲用戶(hù)的短信(xìn)息。另外(wài)，智(zhì)能溫度傳感(gǎn)器正從單(dān)通道向多通道(dào)的方(fāng)向發(fā)展(zhǎn)。

智能溫度傳感器都具有多種工作模(mó)式可供選擇，主(zhǔ)要包括單(dān)次轉(zhuǎn)換模式、連(lián)續轉換模式、待機模式，有的還增加(jiā)了低溫極(jí)限擴(kuò)展模式，操作簡(jiǎn)便。對某些智能(néng)溫度傳感(gǎn)器而(ér)言，主機(外部微(wēi)處理器或(huò)單片(piàn)機)還可通(tōng)過相(xiàng)應的寄存器來(lái)設定(dìng)其a/d轉(zhuǎn)換速(sù)率(典(diǎn)型産品爲(wèi)max6654)，分辨(biàn)力及(jí)轉換(huàn)時間(jiān)(典(diǎn)型産品(pǐn)爲ds1624)。

能(néng)溫度(dù)控制器是在(zài)智能溫(wēn)度(dù)傳(chuán)感器的基(jī)礎上(shàng)發(fā)展而成的。典型産(chǎn)品有(yǒu)ds1620、ds1623、tcn75、lm76、max6625。智能(néng)溫(wēn)度控制(zhì)器适配(pèi)各種微(wēi)控(kòng)制器(qì)，構成智(zhì)能化(huà)溫(wēn)控系統(tǒng)；它們(men)還可以脫(tuō)離微控(kòng)制器單(dān)獨工(gōng)作(zuò)，自(zì)行構(gòu)成一(yī)個溫控儀(yí)。

2.3總線技術(shù)的标(biāo)準化與規範化(huà)
目前，智(zhì)能溫度(dù)傳感(gǎn)器的(de)總線(xiàn)技術也實現了(le)标準化(huà)、規(guī)範(fàn)化(huà)，所采(cǎi)用的總線(xiàn)主要(yào)有單(dān)線(1-wire)總(zǒng)線、i2c總(zǒng)線、smbus總(zǒng)線和(hé)spi總線(xiàn)。溫度傳感(gǎn)器作(zuò)爲從(cóng)機可(kě)通過專用(yòng)總線接口與主機進(jìn)行通(tōng)信。

2.4可靠性(xìng)及安全(quán)性設計(jì)
傳統的(de)a/d轉換器大多采用(yòng)積分(fèn)式或逐次(cì)比較式轉(zhuǎn)換技(jì)術，其(qí)噪聲容限(xiàn)低，抑(yì)制混疊噪聲及(jí)量化噪聲的能力比較(jiào)差。新型(xíng)智能溫度(dù)傳感(gǎn)器(例如tmp03/04、lm74、lm83)普(pǔ)遍采(cǎi)用了高性(xìng)能的Σ－Δ式a／Ｄ轉換(huàn)器，它能(néng)以很高的采樣速率和很低的(de)采樣分辨(biàn)力将(jiāng)模拟信号轉換(huàn)成數(shù)字信(xìn)号，再(zài)利用(yòng)過采樣、噪(zào)聲整(zhěng)形，來(lái)提高有(yǒu)效(xiào)分(fèn)辨力。Σ－Δ式(shì)a／d轉換器不僅(jǐn)能(néng)濾除(chú)量(liàng)化噪聲(shēng)，而且對外圍元件的精度要求(qiú)低；由于采(cǎi)用了(le)數字反饋方(fāng)式(shì)，因此比較(jiào)器的(de)失調(diào)電(diàn)壓及零點漂(piāo)移都不會(huì)影響溫(wēn)度的轉(zhuǎn)換精(jīng)度。這(zhè)種(zhǒng)智能溫(wēn)度傳感器(qì)兼有(yǒu)抑(yì)制(zhì)串模幹擾能力強、分(fèn)辨力高、線性度(dù)好、成本(běn)低等優(yōu)點。

爲了避(bì)免在(zài)溫控(kòng)系(xì)統受到噪聲幹擾(rǎo)時産(chǎn)生(shēng)誤(wù)動作，在ad7416/7417/7817、lm75／76、max6625／6626等(děng)智能(néng)溫度(dù)傳感器的(de)内部，都設置了一個可編(biān)程的(de)“故障排隊(faultqueue)”計數(shù)器(qì)，專用于(yú)設定(dìng)允(yǔn)許被(bèi)測溫度值超(chāo)過上、下限(xiàn)的次數。僅(jǐn)當被(bèi)測溫度連續超過上限或(huò)低于下限的(de)次數達到或超過所設定的(de)次數n(n=1~4)時，才能觸(chù)發中(zhōng)斷(duàn)端。若故(gù)障次(cì)數不(bú)滿足(zú)上述(shù)條件或故(gù)障不(bú)是連續(xù)發(fā)生的(de)，故障計數器就複位而(ér)不會觸(chù)發中斷端。這(zhè)意(yì)味着(zhe)假定n=3時，那(nà)麽偶然受(shòu)到一(yī)次或(huò)兩次噪聲(shēng)幹擾，都不會影響溫控系(xì)統(tǒng)的正常(cháng)工作(zuò)。

lm76型智(zhì)能溫度(dù)傳感器增加了溫度窗(chuāng)口比較器，非常(cháng)适合設計(jì)一個(gè)符合(hé)acpi(advanced configuration and power interface，即“先(xiān)進配(pèi)置與電源接口”)規範(fàn)的溫(wēn)控系(xì)統。這種系統具有完善的過熱保護功能(néng)，可用(yòng)來監控筆記本(běn)電腦和服務器中(zhōng)cpu及主電路的(de)溫度。微處理器(qì)可承受(shòu)的(de)工作溫度規定(dìng)爲th，台(tái)式計(jì)算機一般(bān)爲75°c，高檔(dàng)筆記本(běn)電腦的(de)專用cpu可達100°c。一旦cpu或主電(diàn)路的(de)溫(wēn)度(dù)超出(chū)所設定的上、下限時， int端(duān)立即使(shǐ)主機産(chǎn)生中斷(duàn)，再通過電源控(kòng)制器發出(chū)信号，迅速将(jiāng)主電源(yuán)關斷起到保護(hù)作用。此外，當溫度超過cpu的極限溫度時，嚴(yán)重超(chāo)溫報警(jǐng)輸出端(t_crit_a)也能(néng)直接(jiē)關斷(duàn)主電源，并(bìng)且該(gāi)端還可(kě)通過獨(dú)立的硬(yìng)件(jiàn)關斷電路(lù)來切(qiē)斷主(zhǔ)電源，以防主電(diàn)源控制失靈。

爲防止因人(rén)體靜(jìng)電放電(diàn)(esd)而損壞(huài)芯片(piàn)。一(yī)些(xiē)智能(néng)溫度傳感器還(hái)增加了esd保(bǎo)護電(diàn)路，一般可(kě)承受1000~4000v的靜電放電電壓。通(tōng)常是将人(rén)體等效于(yú)由100pf電容和1.2k歐(ōu)姆電阻(zǔ)串聯(lián)而成的電路模型(xíng)，當(dāng)人體(tǐ)放電(diàn)時，tcn75型(xíng)智能(néng)溫度傳感(gǎn)器的(de)串行(háng)接口(kǒu)端(duān)、中斷／比(bǐ)較器(qì)信号(hào)輸出端(duān)和地址(zhǐ)輸入端均可承受1000v的靜電放電電壓。lm83型智(zhì)能(néng)溫(wēn)度傳感器(qì)則可承受4000v的靜電放電電壓。

新(xīn)開發(fā)的智(zhì)能溫(wēn)度傳(chuán)感器(例如(rú)max6654、lm83)還增(zēng)加了(le)傳感器故(gù)障檢測功(gōng)能，能(néng)自動檢測外部(bù)晶體管溫度傳(chuán)感器(亦(yì)稱遠程(chéng)傳感器)的(de)開路(lù)或短(duǎn)路(lù)故障。max6654還具有(yǒu)選擇(zé)“寄生(shēng)阻抗(kàng)抵消”(parasitic resistance cancellation，英文(wén)縮寫爲(wèi)prc)模式，能抵消(xiāo)遠程傳感器引線(xiàn)阻抗所(suǒ)引起(qǐ)的(de)測(cè)溫誤(wù)差，即使引(yǐn)線阻(zǔ)抗達到100歐姆，也(yě)不會影響測量(liàng)精度。遠程(chéng)傳感(gǎn)器引(yǐn)線可(kě)采用(yòng)普通(tōng)雙絞線或(huò)者帶屏(píng)蔽層的雙絞線(xiàn)。

2.5虛拟溫(wēn)度傳(chuán)感器和網(wǎng)絡溫(wēn)度傳(chuán)感器(qì)
(1)虛拟傳(chuán)感器 利用軟件可(kě)完成傳感器的标定(dìng)及校準，以實現(xiàn)性能(néng)指标(biāo)。最近(jìn)，美國Ｂ＆Ｋ公司(sī)已開(kāi)發出一種基于軟件設置的teds型(xíng)虛拟傳感器，其(qí)主要特點是每(měi)隻(zhī)傳感器都有産品(pǐn)序列号并(bìng)且附帶一張軟(ruǎn)盤，軟盤(pán)上存儲着對該傳(chuán)感器(qì)進行标定的有(yǒu)關數據。使用時(shí)，傳感(gǎn)器通(tōng)過數(shù)據采集器(qì)接至計算機，首先從(cóng)計(jì)算機輸(shū)入該(gāi)傳感(gǎn)器(qì)的(de)産品(pǐn)序列号，再(zài)從軟盤上(shàng)讀出(chū)有關數據(jù)，然後自動(dòng)完成對(duì)傳感器(qì)的檢(jiǎn)查、傳(chuán)感器(qì)參數的讀取、傳感器(qì)設置和記(jì)錄工作。

(2)網絡溫(wēn)度(dù)傳(chuán)感器
網絡(luò)溫度傳感器是(shì)包含數字(zì)傳感器、網(wǎng)絡接口和處理(lǐ)單元的新(xīn)一代智能傳感(gǎn)器。數字傳感器(qì)首先将被測溫度轉(zhuǎn)換成(chéng)數字(zì)量，再(zài)送給微控(kòng)制(zhì)器(qì)作數據處(chù)理。最後(hòu)将測量(liàng)結果傳輸給網(wǎng)絡，以便實現各傳感器之間、傳感器與執行器(qì)之間、傳(chuán)感器與(yǔ)系統(tǒng)之間的數(shù)據交換及(jí)資源(yuán)共享，在更換傳(chuán)感器時無(wú)須進(jìn)行标定和(hé)校準(zhǔn)，可做到“即插即用(plug&play)”，這樣就極大(dà)地方便了用戶。

2.6單片(piàn)測溫系統(tǒng)
單片系統(system on chip)是21世(shì)紀一(yī)項高(gāo)新科(kē)技産(chǎn)品。它(tā)是在(zài)芯片上集成一(yī)個系統(tǒng)或(huò)子系(xì)統，其集成(chéng)度将(jiāng)高達108~109元件(jiàn)/片，這(zhè)将給(gěi)ic産業及ic應用帶來劃(huà)時代(dài)的進(jìn)步。半導體(tǐ)工業(yè)協(xié)會(sia)對單(dān)片系統集(jí)成所(suǒ)作的預測見表1。

表1單(dān)片(piàn)系統集(jí)成電(diàn)路的(de)發展(zhǎn)預測(cè)
年 份(fèn) 2001 2002 2007 2010
最小(xiǎo)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(běn)/(晶體管/毫(háo)美分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片尺寸/mm2 750 900 1100 1400
電源(yuán)電壓/v 1.8 1.5 1.2 0.9
新片(piàn)i/o數 2000 2600 3600 4800