温度传感器的选择策略(精品）

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1、温度传感器的选择策略【关键词】温度传感器选择策略【摘要】温度传感器的选择策略温度传感技术被广泛应用于消费类电子产品、玩具、家川电子产品、工业测量以及最为重要的个人计算机应用屮。传统上热敏电阻是最常见的温度传感元件，而IC温度传感器的厂商也在同样的应用领域中推出了IC传感器。木文通过对美国国家半导体的一系列IC温度传感器的介绍和相对的热敏电阻性能测试的比较，给选择温度传感产品的设计人员提供了指导。热敏电阻的传统优势价格毫无疑问，在大多数情况下，就单个组件进行比较，热敏电阻的价格低于IC温度传感器。但为了将热敏电阻的阻值转换成电

2、压值，需耍一个精度为1%的上拉电阻，以便获得准确的读数。如果需要以数字方式读出热敏电阻的值，必须再加用带有不同接口(如I2C或SPI)的模数转换器(ADC)o对于模拟输出的IC温度传感器，单独一颗芯片即可读出电压值，不需外加器件。而对于需耍数字化的设计来说，我们能很容易的找到具备不同输出接口的单芯片数字IC温度传感器。以整体系统价格來说，IC温度传感器并不一定较高。另一方面，随着工艺的改进，美国国家半导体最近宣布了全球最低成本的模拟温度传感器LM19,其价格可与热敏电阻和媲美。各种各样的封装如果就传感器无法安装在电路板上的情

3、况而论，热敏电阻具有优势，但仅限于这种情况。如果传感器需要安装在电路板上，则没冇差别，甚至当采用具冇良好导热性能的LLP封装的IC温度传感器，如LM20或LM74时，则能获得更准确的读数。梢度在这点上的争论取决于它的用途。在小范围内测虽温度，例如体温计，热敏电阻具备输出微调能力，配合精确的外加线路，可以得到精确的读数。由于安装在电路板上受到的限制，IC温度传感器可能因无法直接碰触测量物，楮度会有所影响。但是如果在一个允许在电路板上测量温度，而且范围较大的应用领域时，IC温度传感器比热敏电阻更精确。另一方而，使用热敏电阻吋为了

4、达到一致的梢度，需要对每批热敏电阻或何颗热敏电阻进行调校。然而IC温度传感器在出厂时即完成测试，保持了系统生产时的稳定性。温度读収误差的來源读取网络和功耗热敏电阻是一个电阻随着温度变化的器件。通常设计人员需要建立一个电阻网络以把电阻变化转化成电压变化。如图1所示，位于上部的电阻是读取数据的第一个误差来源。如果你想读収-个准确的结果,那幺，上部电阻的梢度必须不低于1%。同样，上部电阻的阻值将影响整个网络的线性度和功耗。与热敏电阻相比较，IC温度传感器更易于使用。IC温度传感器中冇三个引脚，分别是Vcc、GND和Vout。-•般

5、而言，Vout与温度呈线性关系，而CMOS.1艺能最人程度地降低功耗。再者,IC温度传感器一•般都可承受一定范围的Vcc变化而不影响输出值。(例如图2的LM20可稳定地在2.4V至5.5V的Vcc下工作)线性度如读取网络屮所示，线性度是造成温度读取误差的另一个因素，特别是当温度读数的范围较宽吋。因而热敏电阻在完成数字化过程后总是需耍一个查阅表，或增加一些模拟电路，以对线性度进行补偿，这再次增加了成本。IC温度传感器以线性方式指示温度，而且不需要进行线性度补偿。图3是热敏电阻与IC温度传感器响应性能的示例。数字化误差为了读出数

6、字世界中的温度值，我们需要用模数转换器将模拟输出转换为数字量。在这一过程中，模数转换器的线性误差、量化误差、偏移误差、PSRR误差与温度的关系也将造成整体系统的温度读取误差。因此，如來设计人员认为最终系统的全部参数和误差都依赖于多个因素，那么设计工作将人为复杂。我们可能还盂要在生产现场进行系统校准。IC数字温度传感器将传感器和数字化功能集成在一块芯片内。这种芯片的数字输出级在最后出厂前都经过测试，以排除一切误差來源。整块芯片的精度得到了保证，因而非常容易即行采用。例如，LM92的技术规格为3()°C时的精度为0.33°Co这

7、时，你町以立即从I2C总线获得准确的数字读数而无须校准！热敏电阻少LM20的对比实验设置为比较热頌电阻和IC温度传感器LM20的性能，特别进行了一项实验。两者的设置尽可能做到相同，以便进行肓接比较。实验电路如图5所示。LM20是美国国家半导体公司推出的一款新型模拟温度传感器，采用SC-70或Micro-SMD封装，体积小巧，尤其适用于手机。另外，釆用TO-92封装的LM19也具有相同的性能。在此使用的热敏电阻是MurataNTH5G10P/16P33B103F。热敏电阻的非线性及功耗首先，我们需要确定热敏电阻设置中的上拉电阻

8、。如丽所述，电阻俏的选取可能产生不同的线性度和功耗。下面是选取阻值分别为4.7KW和97.6KW时的结果：如图6所示，在97.6KW的上拉电阻下，我们可以观测到严重的非线性情况。而且温度较高范围内斜率的下降将降低ADC的分辨率。微小的电压变化即代表大幅度的温度差界而无从观察。如图7所示，随