摘要：溫度檢測是無處不在的。溫度傳感器在環境和過程控制以及測試測量和通信中有著傳統而廣泛的應用。除此之外，溫度傳感器還用于消費類應用、汽車應用以及從MRI成像儀到便攜式超聲掃描儀的醫療產品應用。本文主要介紹了關于數字溫度傳感器的一些解答，供參考。
　　
　　1、哪些常見應用使用溫度測量？
　　
　　溫度檢測是無處不在的。溫度傳感器在環境和過程控制以及測試測量和通信中有著傳統而廣泛的應用。除此之外，溫度傳感器還用于消費類應用、汽車應用以及從MRI成像儀到便攜式超聲掃描儀的醫療產品應用。
　　
　　在新一代的通信應用中，從各種尺寸的基站到手機，溫度傳感器也普遍存在。在汽車發動機和傳動系統中，也可以找到溫度傳感器的身影，因為這些應用中的控制器會基于溫度來調節工作參數。此外，在大規模高速處理器和FPGA的電路板上，也使用了溫度傳感器。
　　
　　2、哪類器件可用于溫度感測？它們是如何工作的？
　　
　　溫度傳感器目前分為傳統溫度傳感器和基于硅的溫度傳感器。傳統溫度傳感器包括熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和熱電偶。這些器件是模擬器件，因此在將它們用于數字控制回路之前，必須將它們的輸出數字化。
　　
　　熱敏電阻通常由陶瓷或聚合物制成，而RTD由金屬制成。RTD的工作溫度范圍大于熱敏電阻的工作溫度范圍。由于熱敏電阻和RTD是純阻性的，因此它們需要外部電壓源。
　　
　　與上述情況相反，熱電偶使用不同的金屬結合而成，輸出電壓與溫度差值成正比，而并非與其周圍環境的溫度成正比。
　　
　　溫度傳感器沒有必要一定是模擬器件。基于硅的溫度傳感器能夠輸出其測量溫度所代表的數字量。相比于需要外部信號調理電路和模數轉換器（ADC）的方法，這種方案簡化了控制系統的設計。
　　
　　3、硅溫度傳感器是如何工作的？
　　
　　某些硅溫度傳感器的工作原理是：
　　
　　當兩個相同的晶體管在集電極電流密度比恒定的情況下工作時，它們的基極-發射極電壓差僅與溫度成正比。其他的溫度傳感器則基于采用二極管接法的晶體管的基極-發射極電壓VBE的行為，此VBE隨著溫度反向變化，這個變化速率非常恒定，為-2mV/℃，但是對于不同的晶體管，VBE變化的值也不同。為了補償這種變化，可以在不同的IE值下比較ΔVBE。
　　
　　某些硅溫度傳感器產生模擬電壓輸出（VPTAT，即與溫度成正比的電壓），而其他的溫度傳感器則將VPTAT轉換為電流輸出。
　　
　　在數字輸出溫度傳感器中，放大檢測晶體管的VBE，然后與帶隙基準電壓比較，并將結果輸入到Σ-Δ或逐次逼近寄存器ADC中轉換為數字輸出，精度可以是13bit或16bit，其中zui低有效位被用作符號位。
　　
　　一種可替換的數字輸出方案是采用脈寬調制（PWM），其溫度和脈沖的導通與截止時間的比例成正比。由于導通時間是固定的，因此這些傳感器可以按照需要執行單次測量以使功耗zui小。
　　
　　4、數字溫度傳感器的精度如何？
　　
　　數字溫度傳感器的精度隨著溫度范圍的變化而變化。用于0~70℃溫度范圍內的數字溫度傳感器，可以達到±0.5℃的精度。用于在更寬的溫度范圍內封裝器件，如-55~175℃，在130~150℃內的典型精度為±1℃；裸露管芯在150~175℃內的典型精度為±1.5℃。
　　
　　封裝和溫度范圍的選擇取決于傳感器的使用方式。汽車內應用需要較寬的溫度范圍和裸露芯片。醫療應用、消費類應用和儀器儀表應用可能僅需要0~70℃的溫度范圍，而且溫度傳感器易于裝配的特性使其特別適于執行額外的熱流計算，用于將測得的結點溫度轉換為表面貼裝溫度或金屬殼溫度。
　　
　　5、數字溫度傳感器的靈活性如何？
　　
　　寄存器可以針對“高”、“低”以及“臨界”溫度，進行編程（參看圖）。將測量值與這些限制溫度相比較，溫度過高或者溫度過低事件將觸發器件封裝上的特定引腳。
　　
　　數字溫度傳感器通過串行總線將測得的溫度傳送至系統控制器，還可以用于配置系統以及加載那些高、低和臨界寄存器。
　　
　　另一種替換方案就是：數字溫度傳感器可以像自動調溫器一樣工作，當溫度超過廠家預設的觸發點時，可以鎖定其輸出狀態（漏極開路或者推挽輸出）。跳變點以10℃為步長從35℃增加到115℃，通過外部引腳設置遲滯。
　　
　　圖中數字溫度傳感器可以通過串行總線提供實時溫度讀數，并且可以針對臨界過溫或欠溫提供系統中斷。作為替代方案，還可以使用脈寬調制輸出。