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2004年4月A版

一般温度传感器有热敏电阻、RTD(电阻温度检测器)、热电偶等。热敏电阻长期受欢迎是因为它具有非常小的形状因数、低成本和高灵敏度。其不足之处是有限的温度范围以及缺乏业界标准,使得置换困难。热敏电阻也需要补偿电路来克服非线性度。RTD通常用于精度和稳定度要求高的场合,但成本是决定因素。热电偶用于监控极值温度是理想的,但精度和稳定度较差,而且必须非常精确地在控制条件下测试。

由于IC技术的发展,设计人员可用数字温度传感器替代分立温度传感器。数字温度传感器具有价格低、高精度、适用微型封装、能工作在宽温度范围内等优点。在很多应用中,数字温度传感器正开始替代前面所述的传感器。几种温度传感器的性能比较见表1。

数字温度监控

相对于模拟传感器,数字温度检测器完全是自己独立完成工作,不需要另外的电路用于信号调理或线性化。数字温度检测器可以直接连接到微控制器,节省了设计时间、PCB面积和成本。它们可以灵活地降低电流消耗,这对于电池供电的应用特别有用。用户也可以编程温度限制值(THIGH和TLOW),以供报警需求。若超过编程限值,可产生中断,使微控制器进行操作。很多IC设计系统为了节省板大小和降低成本,把ADC和DAC集成在单芯片中。有的还具有内置算法,用于消耗最大功率和保持噪声最小时驱动风扇处在最佳速度。这种传感器对闭环应用特别有用。

数字温度传感器

数字温度传感器是基于以下原理：二极管连接的晶体管基极-发射极电压VBE与其温度成正比,在工作温度范围内,VBE呈现大约-2 mV/℃负温度系数。实际上,VBE绝对值随晶体管而异。为使这些变化为零,电路必须校准每个晶体管。解决此问题的通用方法是当两个不同电流密度加到晶体管发射极时比较晶体管ΔVBE变化(见图1)。用下式求出温度：

                   (1)

用I1=NI2代入上式,得到：

                          (2)

其中N：