現代信(xin)息技(ji)術的(de)三大基礎(chu)是信息采集(即(ji)傳感器技(ji)術)、信息傳(chuan)輸(通(tong)信技(ji)術)和(he)信息(xi)處理(li)(計算(suan)機技(ji)術)。傳(chuan)感器屬于(yu)信息技術(shu)的前(qian)沿尖(jian)端産品，尤(you)其是(shi)溫度傳感器被(bei)廣泛用(yong)于(yu)工農業生産(chan)、科(ke)學研(yan)究和生活(huo)等領(ling)域，數(shu)量高居各(ge)種傳(chuan)感器(qi)之首(shou)。近百年來(lai)，溫度(du)傳感器的(de)發展(zhan)大緻(zhi)經曆(li)了以(yi)下三(san)個階(jie)段；(1)傳(chuan)統的(de)分立式溫(wen)度傳感器(qi)(含敏感元件)；(2)模拟集(ji)成溫度(du)傳(chuan)感器(qi)／控制(zhi)器；(3)智能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)。目前(qian)，國際上(shang)新型溫(wen)度傳感器(qi)正從(cong)模拟式向數字(zi)式、由集成(cheng)化向(xiang)智能化(hua)、網絡化(hua)的方向發(fa)展。

１集(ji)成溫(wen)度傳感器(qi)的産品分(fen)類
1.1模拟集成溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)
集成(cheng)傳感(gan)器是(shi)采用矽半(ban)導體集成(cheng)工藝(yi)而制(zhi)成的(de)，因此(ci)亦稱(cheng)矽傳(chuan)感器或單(dan)片集成溫(wen)度傳感器。模拟(ni)集成溫度(du)傳感(gan)器是在(zai)20世紀80年(nian)代問世的，它是(shi)将溫度傳感器(qi)集成(cheng)在一(yi)個芯(xin)片上、可完(wan)成溫度測(ce)量及模拟(ni)信号輸出(chu)功能(neng)的專(zhuan)用(yong)IC。模拟集(ji)成溫度傳(chuan)感器的主要特點是(shi)功能單(dan)一(yi)(僅測量溫(wen)度(du))、測溫誤(wu)差小、價格低、響(xiang)應速度(du)快、傳輸(shu)距離遠、體(ti)積小、微功(gong)耗等，适合(he)遠距(ju)離(li)測(ce)溫、控(kong)溫，不(bu)需要(yao)進行(hang)非線性校準，外圍電路(lu)簡單。它(ta)是目前在(zai)國内(nei)外應(ying)用(yong)最(zui)爲普(pu)遍的一種集成(cheng)傳感(gan)器，典(dian)型産(chan)品有(you)AD590、AD592、TMP17、LM135等。

1.2模拟集(ji)成溫度控(kong)制器(qi)
模拟(ni)集(ji)成(cheng)溫度控制(zhi)器(qi)主(zhu)要包(bao)括溫控開(kai)關、可(ke)編程(cheng)溫度控制(zhi)器，典型産(chan)品有(you)LM56、AD22105和MAX6509。某(mou)些(xie)增強型(xing)集成溫度(du)控制(zhi)器(例(li)如TC652/653)中還包(bao)含了A/D轉(zhuan)換器以及固(gu)化(hua)好(hao)的程(cheng)序，這與(yu)智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器有某(mou)些相(xiang)似之(zhi)處。但(dan)它自成系(xi)統，工(gong)作時(shi)并不受微處理(li)器的控制(zhi)，這是二者(zhe)的主(zhu)要區(qu)别。

1.3智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器
智能溫度傳感器(亦(yi)稱數字溫度傳感器)是(shi)在20世紀(ji)90年代(dai)中(zhong)期(qi)問世(shi)的。它是(shi)微電子(zi)技術、計算(suan)機技(ji)術和自(zi)動測試(shi)技術(ATE)的結晶。目(mu)前，國(guo)際上已開(kai)發出多種(zhong)智能(neng)溫度(du)傳感器系(xi)列産品。智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器内部(bu)都包含溫(wen)度傳感器(qi)、A/D轉(zhuan)換器、信(xin)号處(chu)理器、存儲(chu)器(或(huo)寄存(cun)器)和(he)接口電路(lu)。有的産品還帶多路(lu)選擇(ze)器、中央控(kong)制器(qi)(cpu)、随(sui)機存取(qu)存儲(chu)器(RAM)和(he)隻讀存儲(chu)器(ROM)。智能溫(wen)度傳感(gan)器(qi)的特(te)點是能(neng)輸(shu)出溫(wen)度數據及相關(guan)的溫(wen)度(du)控制量(liang)，适配各種(zhong)微控(kong)制器(qi)(MCU)；并且(qie)它是(shi)在硬件的基礎(chu)上通(tong)過軟件來(lai)實現測試功能(neng)的，其智能化程(cheng)度也取決(jue)于軟(ruan)件的(de)開(kai)發水平(ping)。

2智能溫(wen)度(du)傳感(gan)器發(fa)展的新趨(qu)勢
進入21世(shi)紀後(hou)，智能溫度傳感(gan)器正(zheng)朝着(zhe)高精(jing)度、多(duo)功能、總線(xian)标準化、高(gao)可靠(kao)性及(ji)安全性、開(kai)發虛(xu)拟傳(chuan)感器(qi)和網絡傳感器(qi)、研制(zhi)單(dan)片測溫系統(tong)等高(gao)科技(ji)的方向(xiang)迅速發(fa)展。

2.1提(ti)高測(ce)溫精(jing)度和分辨(bian)力
在(zai)20世紀90年(nian)代中期(qi)最早推(tui)出的智(zhi)能溫(wen)度傳感器(qi)，采用的是8位A/D轉(zhuan)換器，其(qi)測溫精(jing)度較低(di)，分(fen)辨力隻能(neng)達(da)到(dao)1°C。目前(qian)，國外已相繼推(tui)出多(duo)種高精度(du)、高分辨力(li)的智(zhi)能溫(wen)度傳感器(qi)，所用的是(shi)9~12位A/D轉(zhuan)換器(qi)，分辨力一(yi)般可達0.5~0.0625°C。由(you)美國DALLAS半導(dao)體公司新(xin)研制(zhi)的(de)DS1624型(xing)高分(fen)辨力(li)智能溫度(du)傳感器，能(neng)輸出13位二(er)進制數據(ju)，其分辨(bian)力高達(da)0.03125°C，測溫精(jing)度(du)爲±0.2°C。爲(wei)了提高多通道智能(neng)溫度傳感(gan)器的轉換(huan)速率(lü)，也有(you)的芯片采(cai)用高速(su)逐(zhu)次逼(bi)近式(shi)A/D轉換(huan)器。以(yi)AD7817型5通道(dao)智能溫(wen)度傳(chuan)感器爲例(li)，它對本(ben)地(di)傳感器、每一路(lu)遠程(cheng)傳感(gan)器的(de)轉換(huan)時間分(fen)别(bie)僅爲(wei)27us、9us。

2.2增加測試功能(neng)
新型智(zhi)能(neng)溫度(du)傳感器的測試(shi)功能(neng)也(ye)在不斷(duan)增強。例如(ru)，DS1629型單(dan)線智能溫(wen)度傳(chuan)感器增加(jia)了實(shi)時日(ri)曆(li)時鍾（RTC），使(shi)其功能更(geng)加完(wan)善。DS1624還增加(jia)了存(cun)儲功能，利(li)用芯片内部256字節的(de)E2PROM存儲(chu)器，可(ke)存儲(chu)用戶(hu)的短信息(xi)。另外，智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器正(zheng)從單(dan)通道向多(duo)通道的方(fang)向發展，這(zhe)就爲研制(zhi)和開發多路溫(wen)度測(ce)控系統創(chuang)造了良好(hao)條件。?br>

智能(neng)溫度傳(chuan)感(gan)器都(dou)具有(you)多(duo)種(zhong)工作(zuo)模式可(ke)供(gong)選擇(ze)，主要包括單次(ci)轉換模式(shi)、連續轉換模式(shi)、待機(ji)模式，有的(de)還增加了低溫極限(xian)擴展模式(shi)，操作(zuo)非常簡便。對某(mou)些智能(neng)溫(wen)度傳感器(qi)而言，主機(ji)(外部(bu)微處(chu)理器(qi)或單(dan)片(pian)機(ji))還可(ke)通過相(xiang)應(ying)的寄(ji)存器來設(she)定其(qi)A/D轉換速率(典型(xing)産品(pin)爲MAX6654)，分辨力(li)及最(zui)大轉(zhuan)換時(shi)間(典(dian)型(xing)産(chan)品爲(wei)DS1624)。

能溫(wen)度(du)控(kong)制器(qi)是在智(zhi)能(neng)溫度(du)傳感(gan)器的基礎(chu)上發(fa)展(zhan)而成的(de)。典型産品(pin)有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智(zhi)能溫度控制器(qi)适配(pei)各(ge)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(yi)脫離(li)微控制器(qi)單獨工作(zuo)，自行(hang)構成(cheng)一個溫控(kong)儀。

2.3總(zong)線技術的(de)标準(zhun)化與規範(fan)化
目(mu)前，智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器的(de)總線技(ji)術也實(shi)現(xian)了标(biao)準化、規範化，所采用(yong)的總線主(zhu)要有單(dan)線(1-Wire)總線(xian)、I2C總線(xian)、SMBus總(zong)線和spI總(zong)線。溫度傳感器(qi)作爲(wei)從機(ji)可通(tong)過專用(yong)總(zong)線接(jie)口與主機進行(hang)通信(xin)。

2.4可(ke)靠(kao)性及(ji)安全性(xing)設計
傳(chuan)統的(de)A/D轉換(huan)器大(da)多采(cai)用積分式(shi)或逐次比較式(shi)轉換(huan)技術(shu)，其噪(zao)聲容限低，抑制混疊噪聲(sheng)及量(liang)化噪聲的能力(li)比較(jiao)差。新型智(zhi)能溫度傳(chuan)感器(qi)(例如(ru)TMP03/04、LM74、LM83)普遍(bian)采用(yong)了高性(xing)能(neng)的Σ－Δ式(shi)A／Ｄ轉換(huan)器，它能以(yi)很高的(de)采(cai)樣速(su)率和很(hen)低(di)的采(cai)樣分(fen)辨(bian)力(li)将模(mo)拟信(xin)号轉換成(cheng)數字信号(hao)，再利(li)用過(guo)采(cai)樣、噪聲(sheng)整形(xing)和數字濾(lü)波技(ji)術，來提高(gao)有效分(fen)辨力。Σ－Δ式A／D轉換器不僅能(neng)濾除(chu)量化(hua)噪聲(sheng)，而且(qie)對外圍元(yuan)件的精度要求低；由(you)于采用了(le)數字反饋(kui)方式(shi)，因此(ci)比較器的(de)失調電(dian)壓(ya)及零(ling)點漂(piao)移都不會(hui)影響溫(wen)度(du)的轉換精(jing)度。這種智(zhi)能溫度傳感器(qi)兼有(you)抑制串模(mo)幹擾能力強、分(fen)辨力(li)高(gao)、線(xian)性度(du)好、成(cheng)本低(di)等優(you)點。

爲(wei)了避免在(zai)溫控系統(tong)受到噪聲幹擾時産(chan)生誤(wu)動(dong)作(zuo)，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能(neng)溫(wen)度傳感(gan)器的(de)内部(bu)，都設(she)置了一個可編(bian)程的“故障(zhang)排隊(fAultqueue)”計數器(qi)，專用于(yu)設定允許被測(ce)溫度(du)值超(chao)過上(shang)、下限的次(ci)數。僅(jin)當被測(ce)溫(wen)度連(lian)續超過上(shang)限或(huo)低于(yu)下限的次(ci)數達到或(huo)超過所設定的次數(shu)n(n=1~4)時，才(cai)能觸發中(zhong)斷端(duan)。若(ruo)故障次(ci)數不滿足(zu)上述條件或故障不(bu)是連續發生的(de)，故障計數器就(jiu)複位(wei)而不(bu)會觸(chu)發中斷(duan)端。這意(yi)味着假(jia)定(ding)n=3時，那(na)麽偶(ou)然(ran)受到一(yi)次或(huo)兩次(ci)噪聲(sheng)幹擾(rao)，都(dou)不會影(ying)響溫控系統的正常(chang)工作。

LM76型智(zhi)能溫度傳感器(qi)增加了(le)溫度窗(chuang)口比較(jiao)器(qi)，非常适合(he)設(she)計一個(ge)符合(he)ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即(ji)“先(xian)進配置與電源(yuan)接口(kou)”)規範的溫控系(xi)統。這種(zhong)系統具(ju)有完善的過熱(re)保護(hu)功能，可用(yong)來監控(kong)筆(bi)記本(ben)電腦和服務器(qi)中CPU及(ji)主電(dian)路的(de)溫度。微處(chu)理器(qi)最高(gao)可承受的(de)工作(zuo)溫度規定(ding)爲tH，台(tai)式計(ji)算機(ji)一般(ban)爲(wei)75°C，高檔筆(bi)記本電(dian)腦(nao)的專(zhuan)用CPU可達100°C。一旦CPU或(huo)主電路的(de)溫度超出所設定的(de)上、下限時， INT端立(li)即使主(zhu)機産生(sheng)中斷(duan)，再通(tong)過電(dian)源控(kong)制器(qi)發出(chu)信号，迅速将主電源(yuan)關斷(duan)起到(dao)保護作(zuo)用。此外(wai)，當溫(wen)度(du)超(chao)過CPU的(de)極限(xian)溫(wen)度(du)時，嚴(yan)重超(chao)溫報警輸(shu)出端(duan)(T_CRIT_A)也(ye)能直接關斷(duan)主(zhu)電源，并(bing)且該(gai)端(duan)還(hai)可通(tong)過獨(du)立的(de)硬件(jian)關斷電(dian)路來切(qie)斷主電源，以防(fang)主電源控制失靈。上(shang)述三(san)重安(an)全性保護(hu)措施(shi)已成(cheng)爲(wei)國(guo)際上(shang)設計溫控系統(tong)的新觀念。

爲防(fang)止因人(ren)體靜電(dian)放電(dian)(ESD)而損(sun)壞芯(xin)片。一(yi)些智(zhi)能溫(wen)度傳感器還增(zeng)加了ESD保護(hu)電路，一般(ban)可承受1000~4000V的(de)靜電放電(dian)電壓(ya)。通常是将(jiang)人體(ti)等效于由100PF電容(rong)和1.2K歐姆(mu)電阻串(chuan)聯而成的(de)電路(lu)模型(xing)，當人(ren)體放(fang)電時，TCN75型(xing)智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的串(chuan)行接口端(duan)、中斷(duan)／比較(jiao)器信(xin)号輸(shu)出端(duan)和地(di)址輸入端均(jun)可承受(shou)1000V的靜(jing)電放(fang)電電(dian)壓。LM83型(xing)智能溫度(du)傳感器則(ze)可承(cheng)受4000V的(de)靜電(dian)放電(dian)電壓(ya)。

最新開發的智能(neng)溫度傳(chuan)感器(例(li)如MAX6654、LM83)還增(zeng)加了(le)傳感器故(gu)障檢測功(gong)能，能自動(dong)檢(jian)測外部(bu)晶體(ti)管(guan)溫度傳(chuan)感器(亦稱遠程(cheng)傳感(gan)器)的開路(lu)或短(duan)路故(gu)障。MAX6654還(hai)具有選擇(ze)“寄生(sheng)阻抗(kang)抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文(wen)縮寫爲(wei)prc)模(mo)式，能(neng)抵消遠程(cheng)傳感(gan)器引線(xian)阻(zu)抗所(suo)引起(qi)的測溫誤(wu)差，即使引線阻(zu)抗達(da)到100歐姆，也(ye)不會影響(xiang)測量精度。遠(yuan)程(cheng)傳感(gan)器引線可(ke)采用(yong)普通(tong)雙絞線或(huo)者帶(dai)屏蔽層的(de)雙絞(jiao)線(xian)。

2.5虛拟溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)和網(wang)絡溫度傳(chuan)感器(qi)
(1)虛拟傳(chuan)感器
虛(xu)拟傳感器是基(ji)于傳感(gan)器(qi)硬件(jian)和計(ji)算機平台(tai)、并通過(guo)軟(ruan)件開(kai)發而(er)成的(de)。利用(yong)軟件可完(wan)成傳(chuan)感器的标定及(ji)校準，以實(shi)現最(zui)佳性(xing)能(neng)指标。最(zui)近，美(mei)國Ｂ＆Ｋ公司已開發(fa)出一種基(ji)于軟件設置的TEDS型虛(xu)拟傳感器(qi)，其主(zhu)要(yao)特(te)點是每隻(zhi)傳感器都(dou)有唯一的(de)産品(pin)序列号并(bing)且附(fu)帶一張軟盤，軟盤上(shang)存儲(chu)着對(dui)該傳(chuan)感(gan)器(qi)進行(hang)标定的有關數(shu)據。使(shi)用時(shi)，傳感器通(tong)過數據采(cai)集器(qi)接至(zhi)計算(suan)機，首先從(cong)計算(suan)機輸入該(gai)傳感(gan)器的産品序列(lie)号，再從軟(ruan)盤上(shang)讀出(chu)有關數據(ju)，然後自動(dong)完成(cheng)對傳感器的檢(jian)查、傳感器(qi)參數(shu)的讀取(qu)、傳(chuan)感器(qi)設置和(he)記(ji)錄工(gong)作。

(2)網(wang)絡溫度傳(chuan)感器
網絡(luo)溫度(du)傳感器(qi)是(shi)包含(han)數字傳感器、網(wang)絡接口和(he)處理(li)單元的新一代(dai)智能(neng)傳(chuan)感器。數(shu)字傳感器(qi)首先将被(bei)測溫(wen)度轉(zhuan)換成(cheng)數(shu)字量，再(zai)送給(gei)微(wei)控制器(qi)作數據(ju)處(chu)理。最(zui)後将(jiang)測量(liang)結果(guo)傳輸(shu)給(gei)網絡，以(yi)便實現各傳感(gan)器之間、傳(chuan)感器與執(zhi)行器(qi)之間(jian)、傳感(gan)器與系統(tong)之間(jian)的數據交(jiao)換及(ji)資源共享(xiang)，在更(geng)換(huan)傳感器(qi)時無須進行标定和(he)校(xiao)準，可做(zuo)到“即插即(ji)用(Plug&PlAy)”，這(zhe)樣就極(ji)大地方(fang)便了用戶(hu)。

2.6單片(pian)測溫(wen)系統
單片(pian)系統(tong)(System On Chip)是21世(shi)紀一(yi)項高新(xin)科技産(chan)品。它是(shi)在芯片(pian)上集成一(yi)個系(xi)統或子系(xi)統，其(qi)集成(cheng)度(du)将(jiang)高達(da)108~109元件/片，這(zhe)将給(gei)IC産業及IC應(ying)用帶(dai)來劃時代的進(jin)步。半(ban)導(dao)體工業(ye)協會(hui)(SIA)對單片系統集(ji)成所(suo)作的(de)預測(ce)見表1。目前(qian)，國際(ji)上一些著(zhe)名的(de)IC廠家(jia)已開始研(yan)制(zhi)單(dan)片測(ce)溫系(xi)統，相信在不久(jiu)的(de)将來即(ji)可面市(shi)。

表(biao)1單片系統(tong)集(ji)成電路(lu)的發(fa)展預(yu)測
年(nian) 份 2001 2002 2007 2010
最小線(xian)寬/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包(bao)含晶體管(guan)數量(liang)/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成本/(晶體管(guan)/毫美(mei)分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片尺(chi)寸/mm2 750 900 1100 1400
電(dian)源(yuan)電壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新(xin)片I/O數 2000 2600 3600 4800