测量温度的传感器有几种。为具体应用选择适当的温度传感器取决于待测温度范围以及所需的精度。系统精度取决于温度传感器的精度以及对传感器输出进行数字化的模数转换器的性能。在多数情况下,由于传感器信号非常微弱,因此需要高分辨率模数转换器。Σ-Δ模数转换器具有高分辨率,因而非常适合这种系统,而且这种转换器往往包含温度测量系统所需的内置电路,如激励电流源。本应用注释主要介绍可以利用的温度传感器(热电偶、电阻温度检测器(RTD)、热敏电阻器与热敏二极管)以及连接传感器与模数转换器所需的电路,并介绍对模数转换器的性能要求。
通常,来自温度传感器的信号都非常微弱,对于几度的小范围温度变化,热电偶与电温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器阻温度检测器等温度传感器产生的相应模拟电压变化最多仅为数百毫伏。因此,典型温度传感器满度模拟输出电压只在mV范围内。如果不采用增益级电路,模数转换器的满度范围通常为±VREF。为了使模数转换器的性能最优化,应当使用其大部分的模拟输入范围。在使用这类温度传感器测量温度时,增益的重要性异常突出。要是没有任何增益,则模数转换器满度范围只有一小部分使用,这将损失分辨率。
温度测量系统对模数转换器和系统的需求相当严格。每种类型温度传感器需要的元件都不同,但是由这些传感器产生的模拟信号通常都非常小。因此,需要利用低噪声的增益级电路对这些信号进行放大,这样,放大器的噪声不至于淹没传感器的微弱信号。放大器后面需要高分辨率的模数转换器,以便将传感器输出的模拟信号转换为数字信号。Σ−Δ体系结构很适合这类模数转换器应用,利用这种体系结构已经开发出具有高分辨率、高精密度的模数转换器。除了模数转换器和增益级,温度测量系统还需要其它元件,如温度传感器激励电流源和基准电压源。另外,这些元件必须具有低漂移、低噪声的性能,这样才不会降低系统精度。失调电压等初始误差可以在系统外校准,但是所用元件的温度漂移必须很低,以避免引入误差。最后,所有便携式应用中都需要考虑功耗,以前采用电力网供电的许多系统现在都采用独立的电路板供电,因此功耗问题就变得越来越重要。
DS75LX数字温度传感器,允许一条I2C通信总线上带有多达27个地址。该温度传感器具有三路专用地址引脚,可设置为三种状态中的任意一种:连接至GND、VDD或悬空,可提供27种地址组合。多数竞争产品仅允许三个地址引脚连接到GND或VDD,只能提供最多8个地址。当带有多个I2C器件时,DS75LX所提供的附加地址大大简化了应用,使其理想用于基站、网络和电信设备、以及其他分布式温度检测系统。
DS75LX工作在1.7V至3.7V低电源电压下,可直接连接至低压电源电压上。温度传感器经过工厂校准,在整个电源电压范围和-25°C至+100°C的宽温度范围内具有±2.0°C (最大)的精度。而在-55°C至+125°C的整个工作温度范围,该器件具有±3.0°C (最大)的精度。用户可选择的9位、10位、11位或12位数字方式报告温度读数,实现具有0.5°C (9位)至0.0625°C (12位)的分辨率。DS75LX还具有恒温器功能,内置用户可设定门限点,允许用于定制门限温度和输出滞回。
此外,该温度传感器还带有可选的总线超时功能,当占用总线超过预设时间时将释放数据总线。这将防止两线式总线中可能出现的锁存现象。
DS75LX的功能、引脚和软件与通用的DS75兼容,使温度传感器可以很容易的移植到低电压设计中。该器件采用无铅、8引脚µSOP (µMAX®)封装以及8引脚SO封装。