現(xian)代信息技(ji)術的(de)三大(da)基礎是信(xin)息采(cai)集(ji)(即傳感(gan)器技術)、信息傳(chuan)輸(通信技術)和信息(xi)處理(計算(suan)機技(ji)術)。傳感器屬于(yu)信(xin)息技術(shu)的前(qian)沿尖端産品，尤(you)其是溫度(du)傳感器被廣泛(fan)用于(yu)工(gong)農(nong)業生(sheng)産、科學研(yan)究和(he)生活等(deng)領域，數(shu)量高居各(ge)種傳(chuan)感器(qi)之首。近百(bai)年來(lai)，溫度(du)傳感(gan)器的(de)發展大緻(zhi)經曆(li)了以下三(san)個階段；(1)傳(chuan)統的(de)分立式溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)(含(han)敏感元(yuan)件)；(2)模拟(ni)集成溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器／控制(zhi)器；(3)智(zhi)能溫度傳(chuan)感器。目前，國際(ji)上新型溫度傳(chuan)感器正(zheng)從(cong)模拟(ni)式向數字(zi)式、由(you)集成(cheng)化(hua)向智能(neng)化、網絡(luo)化(hua)的方(fang)向發展(zhan)。

１集成溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器的産(chan)品分(fen)類(lei)
1.1模拟集(ji)成溫度傳(chuan)感器(qi)
集成(cheng)傳(chuan)感器是(shi)采用(yong)矽半導體集成(cheng)工藝而制(zhi)成的，因此亦稱(cheng)矽傳感(gan)器或單(dan)片集成(cheng)溫度傳感器。模拟集成(cheng)溫度傳感(gan)器是(shi)在20世(shi)紀(ji)80年代問(wen)世的(de)，它(ta)是(shi)将溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器(qi)集成(cheng)在一個芯片上(shang)、可完(wan)成溫(wen)度測(ce)量及(ji)模拟(ni)信号輸出(chu)功能的專(zhuan)用IC。模拟集(ji)成溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器(qi)的主(zhu)要特點(dian)是功能(neng)單一(yi)(僅(jin)測(ce)量溫(wen)度)、測(ce)溫誤(wu)差小(xiao)、價格低(di)、響應速(su)度快(kuai)、傳(chuan)輸(shu)距離遠、體積小、微功(gong)耗等(deng)，适(shi)合(he)遠距(ju)離測(ce)溫(wen)、控溫，不(bu)需要進行非線(xian)性校準(zhun)，外圍電(dian)路簡單。它(ta)是目前在國内外應(ying)用最爲普遍的(de)一種(zhong)集(ji)成傳感(gan)器，典(dian)型産(chan)品有(you)AD590、AD592、TMP17、LM135等。

1.2模(mo)拟(ni)集成溫(wen)度控制器
模拟(ni)集成(cheng)溫度控制(zhi)器主要包(bao)括溫控開(kai)關(guan)、可(ke)編程(cheng)溫度(du)控(kong)制(zhi)器，典(dian)型産品有LM56、AD22105和MAX6509。某(mou)些增強(qiang)型集成溫度控制(zhi)器(例(li)如TC652/653)中還包(bao)含了(le)A/D轉換器以及固(gu)化好的程(cheng)序，這與智(zhi)能溫度傳(chuan)感器有(you)某些相似之處。但它自(zi)成系統(tong)，工作時并不受微(wei)處理(li)器的控(kong)制(zhi)，這是二者(zhe)的(de)主(zhu)要區(qu)别。

1.3智能溫(wen)度傳感器(qi)
智能溫度(du)傳感(gan)器(亦(yi)稱數(shu)字溫(wen)度傳(chuan)感器(qi))是在(zai)20世(shi)紀(ji)90年代(dai)中期(qi)問世的。它(ta)是微電子(zi)技術(shu)、計算(suan)機(ji)技術和(he)自動測試(shi)技術(ATE)的結(jie)晶。目前，國(guo)際上(shang)已開發出多種智能溫度(du)傳感器(qi)系(xi)列産(chan)品。智(zhi)能溫度傳(chuan)感器内(nei)部都包(bao)含溫(wen)度(du)傳(chuan)感器(qi)、A/D轉換器、信号處(chu)理器(qi)、存(cun)儲(chu)器(或(huo)寄存器)和(he)接口電路。有的産品(pin)還帶(dai)多(duo)路(lu)選擇(ze)器、中(zhong)央控制器(qi)(cpu)、随機存取(qu)存儲器(RAM)和(he)隻讀存儲(chu)器(ROM)。智能溫(wen)度傳(chuan)感器的特點是(shi)能輸(shu)出溫(wen)度數據及(ji)相(xiang)關(guan)的溫(wen)度控(kong)制(zhi)量(liang)，适配(pei)各種(zhong)微控制器(qi)(MCU)；并且(qie)它(ta)是(shi)在硬(ying)件的(de)基礎(chu)上通(tong)過軟件來實現測試(shi)功能的，其(qi)智能(neng)化程(cheng)度也(ye)取決(jue)于軟(ruan)件的(de)開發(fa)水(shui)平。

2智能(neng)溫度傳感器發(fa)展的新趨(qu)勢
進(jin)入21世紀(ji)後，智能(neng)溫度(du)傳(chuan)感器正朝着高精度、多(duo)功能(neng)、總線(xian)标準(zhun)化、高(gao)可(ke)靠性及(ji)安全性、開(kai)發虛(xu)拟傳(chuan)感器和網(wang)絡傳感器(qi)、研制單片(pian)測溫系統(tong)等高(gao)科技(ji)的方(fang)向迅(xun)速(su)發(fa)展。

2.1提(ti)高測溫(wen)精(jing)度和分辨(bian)力(li)
在20世紀(ji)90年代(dai)中(zhong)期(qi)最早(zao)推出(chu)的智(zhi)能溫(wen)度傳感器(qi)，采用(yong)的是8位A/D轉換器(qi)，其測溫(wen)精(jing)度較(jiao)低，分(fen)辨(bian)力隻能(neng)達到1°C。目(mu)前(qian)，國外(wai)已相(xiang)繼(ji)推(tui)出多(duo)種高(gao)精度、高分辨力(li)的智能溫(wen)度傳感器(qi)，所用(yong)的是(shi)9~12位(wei)A/D轉換器(qi)，分辨(bian)力一(yi)般可達0.5~0.0625°C。由(you)美(mei)國(guo)DALLAS半導(dao)體公司(si)新(xin)研制(zhi)的DS1624型(xing)高(gao)分辨力(li)智能(neng)溫(wen)度傳感(gan)器，能(neng)輸(shu)出13位二(er)進制(zhi)數據(ju)，其分辨力高達0.03125°C，測溫(wen)精度(du)爲±0.2°C。爲(wei)了提(ti)高多(duo)通道智能(neng)溫度傳(chuan)感(gan)器的(de)轉換(huan)速率(lü)，也有(you)的芯片采(cai)用高速逐(zhu)次(ci)逼近式(shi)A/D轉換(huan)器。以AD7817型5通(tong)道智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器爲(wei)例(li)，它對(dui)本地(di)傳感器、每(mei)一路遠(yuan)程(cheng)傳感(gan)器的(de)轉換時間(jian)分别(bie)僅爲27us、9us。

2.2增加(jia)測試(shi)功(gong)能
新型(xing)智能(neng)溫(wen)度(du)傳感(gan)器的(de)測(ce)試功能(neng)也在(zai)不斷增強(qiang)。例如(ru)，DS1629型單(dan)線智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)增加了(le)實時日(ri)曆時(shi)鍾(zhong)（RTC），使其功能更(geng)加(jia)完善。DS1624還(hai)增加(jia)了存儲功(gong)能，利(li)用(yong)芯片内(nei)部256字節(jie)的(de)E2PROM存儲(chu)器，可(ke)存儲用戶(hu)的短信息(xi)。另外(wai)，智能(neng)溫(wen)度傳感(gan)器正(zheng)從單(dan)通道向多通(tong)道的方(fang)向發(fa)展，這就爲(wei)研制(zhi)和(he)開發多(duo)路溫度測(ce)控系(xi)統創(chuang)造(zao)了(le)良好(hao)條件(jian)。?br>

智能(neng)溫度傳感(gan)器都具有(you)多種工作(zuo)模式(shi)可供(gong)選擇，主要(yao)包括單(dan)次(ci)轉換(huan)模式、連(lian)續(xu)轉換(huan)模式(shi)、待(dai)機(ji)模式(shi)，有的(de)還(hai)增加了(le)低溫(wen)極限擴展(zhan)模式，操作(zuo)非常(chang)簡便。對(dui)某(mou)些智(zhi)能溫(wen)度(du)傳感器(qi)而言，主機(ji)(外部(bu)微處(chu)理(li)器或單(dan)片機)還可(ke)通過(guo)相應(ying)的寄(ji)存器(qi)來設(she)定其A/D轉換(huan)速率(lü)(典型(xing)産品(pin)爲MAX6654)，分辨(bian)力及最(zui)大轉(zhuan)換(huan)時間(典(dian)型産品爲(wei)DS1624)。

能溫度控制器(qi)是在(zai)智能溫度(du)傳感器的基礎上發(fa)展而成的。典型産品(pin)有(you)DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智(zhi)能溫(wen)度控制器适配各種(zhong)微控制器(qi)，構成智能(neng)化溫控系(xi)統；它(ta)們還(hai)可以脫離微控(kong)制器(qi)單獨(du)工作(zuo)，自行構成(cheng)一個溫控儀。

2.3總線技(ji)術的标準化與(yu)規範化
目前，智(zhi)能溫度傳(chuan)感器(qi)的總(zong)線技術也(ye)實現了标準化、規範(fan)化(hua)，所采用(yong)的總線主(zhu)要有(you)單線(xian)(1-Wire)總線、I2C總線(xian)、SMBus總線和spI總(zong)線。溫度傳(chuan)感(gan)器作爲(wei)從機可(ke)通過專用總(zong)線接口與(yu)主機進(jin)行通信。

2.4可靠性及安全(quan)性設計(ji)
傳統的A/D轉換(huan)器大多采(cai)用積分(fen)式(shi)或逐(zhu)次比(bi)較(jiao)式(shi)轉換(huan)技術，其噪聲容(rong)限低，抑(yi)制(zhi)混疊(die)噪聲及量(liang)化噪(zao)聲的(de)能(neng)力(li)比較(jiao)差。新型智能溫度傳(chuan)感器(qi)(例如(ru)TMP03/04、LM74、LM83)普遍采用(yong)了高性能(neng)的Σ－Δ式(shi)A／Ｄ轉換(huan)器，它能以(yi)很高的采樣速率和(he)很低的采(cai)樣分(fen)辨力(li)将模拟信(xin)号轉換成(cheng)數字信号(hao)，再利用過(guo)采樣、噪聲(sheng)整形(xing)和數字濾(lü)波技(ji)術，來提高(gao)有效分辨力(li)。Σ－Δ式A／D轉換(huan)器不僅能濾除量化噪聲(sheng)，而且(qie)對外圍元(yuan)件的(de)精度(du)要(yao)求低；由(you)于采用了數字(zi)反饋方(fang)式，因此(ci)比較(jiao)器的(de)失調(diao)電壓及零點漂(piao)移都(dou)不會(hui)影響(xiang)溫度的轉換精(jing)度。這(zhe)種智(zhi)能溫(wen)度傳感器兼有(you)抑制串(chuan)模(mo)幹擾(rao)能力(li)強、分辨力(li)高、線性(xing)度(du)好、成(cheng)本低(di)等優點。

爲(wei)了避免(mian)在(zai)溫控(kong)系統(tong)受到噪聲(sheng)幹擾時産(chan)生誤(wu)動作(zuo)，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等(deng)智能(neng)溫度傳(chuan)感(gan)器的(de)内部(bu)，都設置了(le)一個(ge)可編程的(de)“故障排隊(dui)(fAultqueue)”計數(shu)器，專(zhuan)用于(yu)設定(ding)允許(xu)被(bei)測溫度(du)值超過(guo)上(shang)、下限(xian)的次(ci)數。僅當被(bei)測溫度(du)連(lian)續超(chao)過上(shang)限或低于(yu)下限的(de)次(ci)數達(da)到或(huo)超過(guo)所設(she)定的(de)次數(shu)n(n=1~4)時，才(cai)能觸(chu)發中(zhong)斷端(duan)。若故(gu)障(zhang)次數不滿足(zu)上述(shu)條件(jian)或故障不(bu)是連續發生的，故障(zhang)計數(shu)器就(jiu)複位(wei)而不(bu)會觸(chu)發中(zhong)斷端(duan)。這意(yi)味着(zhe)假定(ding)n=3時，那麽偶(ou)然受到(dao)一次或(huo)兩次(ci)噪(zao)聲幹擾(rao)，都不會(hui)影(ying)響溫(wen)控系(xi)統的(de)正常(chang)工作(zuo)。

LM76型智能溫(wen)度傳(chuan)感器增加(jia)了溫度(du)窗(chuang)口比(bi)較器，非常(chang)适合(he)設計(ji)一個(ge)符合(he)ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進配置與(yu)電源(yuan)接口(kou)”)規範(fan)的溫(wen)控系(xi)統。這(zhe)種系統(tong)具(ju)有完(wan)善的(de)過(guo)熱保護(hu)功能(neng)，可用(yong)來監(jian)控筆(bi)記本電腦(nao)和服務(wu)器(qi)中CPU及(ji)主電(dian)路的(de)溫度(du)。微處理器最高可承(cheng)受(shou)的工作(zuo)溫度規定(ding)爲tH，台(tai)式計算(suan)機一般(ban)爲75°C，高(gao)檔筆(bi)記本電腦(nao)的專用CPU可(ke)達100°C。一(yi)旦CPU或主電(dian)路的(de)溫(wen)度超出(chu)所設定(ding)的(de)上、下限時(shi)， INT端(duan)立即使(shi)主機産生(sheng)中斷(duan)，再通過(guo)電(dian)源控(kong)制器發出信号(hao)，迅速(su)将主(zhu)電源(yuan)關斷起到(dao)保護(hu)作用。此(ci)外，當溫(wen)度超(chao)過CPU的(de)極限(xian)溫度(du)時，嚴重超(chao)溫報(bao)警(jing)輸(shu)出端(duan)(T_CRIT_A)也能直接關斷(duan)主電(dian)源(yuan)，并(bing)且該端還(hai)可(ke)通過獨(du)立的硬件(jian)關斷電路(lu)來切斷主(zhu)電源，以防主電(dian)源控(kong)制失(shi)靈。上(shang)述三重(zhong)安(an)全性(xing)保護(hu)措施已成(cheng)爲國際上設計(ji)溫控(kong)系(xi)統的新(xin)觀念。

爲防(fang)止因人體(ti)靜(jing)電(dian)放電(dian)(ESD)而損壞芯(xin)片。一(yi)些智(zhi)能溫度傳(chuan)感器還增(zeng)加了ESD保護(hu)電路，一般(ban)可承受1000~4000V的(de)靜電(dian)放電(dian)電壓。通常(chang)是将人體(ti)等效于由100PF電(dian)容(rong)和1.2K歐(ou)姆電阻串聯而(er)成的電路(lu)模型(xing)，當人體放電時(shi)，TCN75型智(zhi)能溫度傳(chuan)感器的串(chuan)行接(jie)口端(duan)、中斷／比較(jiao)器信(xin)号輸(shu)出端(duan)和地(di)址輸(shu)入端(duan)均可承受(shou)1000V的靜電放電(dian)電壓。LM83型(xing)智能(neng)溫度(du)傳感器則(ze)可承受4000V的(de)靜電(dian)放電(dian)電壓(ya)。

最新開發的智(zhi)能溫度傳(chuan)感器(qi)(例如(ru)MAX6654、LM83)還(hai)增(zeng)加了(le)傳感(gan)器故(gu)障檢測功(gong)能(neng)，能(neng)自動(dong)檢測(ce)外部晶體(ti)管溫(wen)度傳感器(qi)(亦稱遠程(cheng)傳感器)的(de)開路(lu)或短(duan)路故障。MAX6654還(hai)具有選擇“寄生(sheng)阻抗(kang)抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮寫(xie)爲prc)模(mo)式(shi)，能抵消(xiao)遠程傳(chuan)感(gan)器引線阻(zu)抗(kang)所引起(qi)的測(ce)溫誤(wu)差，即使引(yin)線(xian)阻抗達(da)到100歐姆(mu)，也(ye)不會(hui)影響(xiang)測(ce)量精度(du)。遠程傳感(gan)器引(yin)線可(ke)采(cai)用普通(tong)雙絞(jiao)線(xian)或(huo)者帶(dai)屏蔽(bi)層的雙絞(jiao)線。

2.5虛拟溫度傳(chuan)感器(qi)和網(wang)絡溫(wen)度傳感器(qi)
(1)虛拟(ni)傳感(gan)器
虛拟傳(chuan)感器是(shi)基(ji)于傳(chuan)感器硬件(jian)和計(ji)算機(ji)平台、并通(tong)過軟(ruan)件開發而(er)成的。利(li)用軟件(jian)可完成(cheng)傳感器(qi)的标定及(ji)校準，以實現(xian)最(zui)佳性(xing)能指(zhi)标。最(zui)近，美國Ｂ＆Ｋ公(gong)司已(yi)開發(fa)出一種(zhong)基(ji)于軟(ruan)件設(she)置(zhi)的TEDS型虛(xu)拟傳感器，其主(zhu)要特點(dian)是(shi)每隻(zhi)傳感器都(dou)有唯(wei)一的(de)産品序列(lie)号并且附帶一(yi)張軟(ruan)盤(pan)，軟盤上(shang)存儲着對該傳(chuan)感器(qi)進行标定(ding)的有關數(shu)據。使用時，傳感(gan)器通(tong)過數據采(cai)集器(qi)接至(zhi)計算機，首(shou)先從(cong)計(ji)算(suan)機輸(shu)入該(gai)傳感(gan)器的(de)産品(pin)序列号，再(zai)從軟盤上讀出(chu)有關數據，然後自動(dong)完(wan)成對傳(chuan)感器(qi)的檢(jian)查、傳(chuan)感器參(can)數的讀(du)取、傳感(gan)器設置和記錄工(gong)作。

(2)網(wang)絡溫度(du)傳(chuan)感器(qi)
網絡(luo)溫(wen)度傳感(gan)器是(shi)包(bao)含數字傳感器、網絡接(jie)口和處理單元(yuan)的新(xin)一代智能(neng)傳感(gan)器(qi)。數字傳感器(qi)首先(xian)将被(bei)測溫度轉(zhuan)換成數字(zi)量(liang)，再送給(gei)微控制(zhi)器作數(shu)據處(chu)理(li)。最後将(jiang)測量(liang)結果(guo)傳輸(shu)給網絡，以(yi)便實(shi)現各(ge)傳感(gan)器之(zhi)間、傳感器(qi)與執(zhi)行器之(zhi)間、傳感器與(yu)系統(tong)之間(jian)的數(shu)據(ju)交(jiao)換及(ji)資源(yuan)共(gong)享(xiang)，在更(geng)換傳感(gan)器時無須進行标定和(he)校準(zhun)，可(ke)做(zuo)到“即(ji)插即(ji)用(yong)(Plug&PlAy)”，這樣就(jiu)極大地方便了用戶(hu)。

2.6單片(pian)測溫(wen)系統(tong)
單片(pian)系統(tong)(System On Chip)是21世(shi)紀一(yi)項高(gao)新科(ke)技(ji)産(chan)品。它(ta)是在(zai)芯片上集(ji)成一個(ge)系(xi)統或(huo)子系(xi)統，其集成(cheng)度将(jiang)高達108~109元件(jian)/片，這(zhe)将給IC産業(ye)及IC應用帶(dai)來劃時代的(de)進(jin)步。半(ban)導體工業(ye)協會(hui)(SIA)對單片系(xi)統集(ji)成所(suo)作(zuo)的(de)預測(ce)見表(biao)1。目前，國際(ji)上一些著(zhe)名的(de)IC廠家(jia)已(yi)開始研(yan)制單片測(ce)溫系(xi)統，相(xiang)信(xin)在不久(jiu)的将來即可面(mian)市。

表(biao)1單片(pian)系統(tong)集成電路(lu)的發(fa)展預(yu)測(ce)
年(nian) 份 2001 2002 2007 2010
最(zui)小線寬/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含晶(jing)體管(guan)數量/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成(cheng)本/(晶(jing)體管(guan)/毫美分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯(xin)片尺(chi)寸/mm2 750 900 1100 1400
電(dian)源電壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新(xin)片I/O數(shu) 2000 2600 3600 4800