数字温度传感器规范和标准介绍
为了达到最佳性能，保证系统的鲁棒性，有必要对系统进行监控和测量。环境温度是必要的典型测量项目之一。使用简单的数字温度传感器进行测量将为系统设计人员提供以下保证：元件工作正常，系统在其性能或校准限值内，用户不会有危险。
测量后，系统中的微控制器通常会相应地调整环境温度。监控微控制器可以改变风扇速度，关闭不必要的系统进程或使系统智能地进入省电模式。系统设计人员应该充分和正确地理解数字温度传感器的规格来设计系统，并对测量结果采取最佳措施。此外，全面了解传感器规格将确保在选择数字温度传感器器件时能够取得适当的平衡。
选择数字温度传感器(也称为串行输出温度传感器)时，需要考虑的主要规格包括精度、分辨率、功耗、接口和封装。
图1数字温度传感器整体结构图
精确
数字温度传感器的精度表示传感器读数和系统实际温度之间的误差。在产品规格中，精度指标对应的是温度范围。通常，对于不同的温度范围，有几个最高精度指标。对于-25 ~ 100的温度范围，2的精度是很常见的。ADI公司的ADT75，Maxim公司的DS75，NaTIonal公司的LM75，TI的TMP75都有这样的精密节点。但是，也有精度更高的设备。比如TI的TMP275在20 ~ 100温度范围内的精度是0.5。
图2 tmp 275温度误差与温度的典型性能曲线
虽然温度精度指标非常重要，但它不一定是系统监控应用的最关键因素。这些应用更注重检测温度变化，而不是确定温度的绝对值。
分解率
数字温度传感器的分辨率是描述传感器能探测到的温度变化的细微程度的指标。集成在封装芯片中的温度传感器本身就是一个模拟传感器。因此，所有数字温度传感器都有一个模数转换器(ADC)。ADC分辨率将决定器件的整体分辨率。分辨率越高，可以检测到的温度变化越细微。
在产品规格中，分辨率用位数和摄氏度的温度值来表示。当使用位数来考虑分辨率时，必须更加注意，因为该值可能包括也可能不包括符号位。此外，器件的内部电路可能决定内部ADC的满量程范围，其值不同于传感器的整体温度范围。以摄氏度表示的分辨率是更直接的分辨率值，可用于设计分析。
现有装置的分辨率从1到0.03125。国家公司的LM75通常是9位温度传感器。关于前一点，LM75的全工作范围是-55 ~ 125。所以你可能希望分辨率是0.352。实际上，分辨率被指定为0.5。TI的TMP102通常是12位器件，分辨率为0.0625。即使环境温度稍有变化，也会提醒微控制器采取相应措施。
功率消耗
大多数系统设计人员非常关心系统的总功耗，尤其是电池供电系统。对于这些应用中使用的数字温度传感器，额定功耗必须低于整个系统的功耗预算。目前市场上很多数字温度传感器工作时只消耗微安电流。市场上还有一些带关断引脚或关断寄存器的器件。它们在断电状态下的功耗可能远小于1mA。由于系统监测活动通常是不连续的，设计人员可以充分利用“单次触发”模式的优势(这也是一些数字温度传感器的功能之一)。在“单次触发”模式下，器件的上电时间刚好完成测量，然后恢复断电模式。有了这个功能，平均时间功耗
美国国家公司的LM70数字温度传感器是一种中低功耗器件，带有断电寄存器。工作时的最大静态电流为490A，但当器件进入关断模式时，电流消耗通常会下降到12 A，TI的TMP102采用“单次触发”模式，因此设计师可以轻松关闭器件，其电流消耗通常小于1 A，即使在工作状态下，器件也只消耗10A的静态电流。
考虑系统功耗时，另一个因素是数字温度传感器的电源电压要求。大多数温度传感器的性能指标要求电源电压范围为2.7 ~ 5.5 V，有些器件(如Maxim公司的DS75LX)特别适合低压应用，其规格要求电压范围为1.7V~3.7V，TMP102的性能要求电压可低至1.4V
啮合/界面
大多数数字温度传感器有以下两种接口之一：I2C或SPI。I2C接口是一种双线总线，可用于各种系统中与监控设备进行通信。它通常以400kb/s的速度运行，但如果使用有源端接电路，它可以以3.4Mb/s的速度运行。这种总线要求单线有上拉电阻，使得物料清单成本增加很少。通过使用温度传感器设备上的引脚，可以在同一总线上安装多个传感器。一些设备在工厂可以有不同的地址，因此几个相同的设备可以由一个I2C主控制器控制。当需要测量系统中几个点的温度时，它的作用就显现出来了。
SPI是三线式或四线式接口，具体取决于器件之间需要单向通信还是双向通信。SPI不支持器件寻址，因此系统中的每个器件都必须连接一条专用数字线路。主系统的这条专用线路称为芯片选择、芯片使能或从机选择，它支持主系统与各器件独立通信。
市场上现有的几种数字温度传感器都采用单线接口。这种接口由Maxim公司首先推出，通常被称为“单线”接口。这种接口的应用受到器件和温度传感器的限制。Maxim DS18B20是一款典型的“一线”接口数字温度传感器。
包装
数字温度传感器制造商提供多种封装选择，以便系统设计人员能够随时找到适合其系统空间限制的封装。现有封装类型从8引脚SOIC到芯片级封装(CSP)不等。当尺寸限制不是系统设计的主要因素时，较大的封装当然是合适的。CSP更适合空间有限的应用(比如手机)，但在制作上可能会有困难。市面上的新器件都是SOT563封装的器件(比如TMP102)。它们在实际尺寸上与CSP相似，甚至在高度或Z尺寸上也相似。然而，由于它们是带引线的封装器件，因此在生产环境中更加稳定。结论
在指定限制内运行单个组件是高级系统设计要求的一部分。为了保持高度集成的先进系统的最佳运行，有必要对系统进行监控。具体来说，监控和保持最佳系统温度将决定系统是否能够保持稳定。系统的关键温度测量始于选择正确的数字温度传感器。只要考虑精度、分辨率、功耗、接口和封装要求，大多数应用中都可以找到合适的数字温度传感器。
