英文文献翻译温度传感器简单集成电路的设计.docx

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英文文献翻译温度传感器简单集成电路的设计

XX大学

毕业设计（论文）外文资料翻译

学院：

系（专业）：

电子信息工程

姓名：

学号：

（用外文写）

外文出处：

JayScolio，MaximIntegratedProductsInc.

附件：

1.外文资料翻译译文；2.外文原文。

指导教师评语：

签名：

年月日

注：

请将该封面与附件装订成册。

附件1：

外文资料翻译译文

温度传感器简单集成电路的设计

当选择一个温度传感器的时候,将不再限制在模拟输出或数字输出装置。

与你系统需要相匹配的传感器类型现在有很大的选择空间。

市场上供应的所有温度感应器都是模拟输出。

热电阻，RTDs和热电偶是另一种输出装置,矽温度感应器。

在多数的应用中，这些模拟输出装置在有效输出时需要一个比较器,ADC,或一个扩音器。

因此，当更高技术的集成变成可能的时候,有数字接口的温度传感器变成现实。

这些集成电路被以多种形式出售,从超过特定的温度时才有信号简单装置,到那些报告远的局部温度提供警告的装置。

现在不只是在模拟输出和数字输出传感器之间选择，还有那些应该与你的系统需要相匹配的更广阔的感应器类型的选择。

温度传感器的类型：

图1：

传感器和集成电路制造商提供的四种温度传感器

在图1中举例说明四种温度感应器类型。

一个理想模拟传感器提供一个完全线性的功能输出电压（A）。

在传感器（B）的数字I/O类中,温度数据通常通过一个串行总线传给微控制器。

沿着相同的总线，数据由温度传感器传到微控制器,通常设定温度界限在引脚得数字输出将下降的时候。

当超过温度界限的时候，报警中断微控制器。

这个类型的装置也提供风扇控制。

图2热阻和矽温度传感器这两个模拟输出温度探测器的比较。

"模拟正量"传感器（C）被应用在多种类型的数字输出上。

当超过特定温度的时候,VOUT对温度曲线是一个数字输出。

在这情况，增加到模拟温度传感器的"正信号"只不过是一个比较器和参考电压。

其他的类型"正信号"部分在以频率和方波的形式储存以后被延迟,这些将会在以后讨论。

系统监视器（D）是四种类型当中最复杂的集成电路。

除了功能由数传I/O类型提供外，当电压上升或下降到通过I/O总线设置的极限的时候着类型装置的监测系统会报警。

风扇监听或控制包含在这类型中的集成电路。

在某些情况，这种装置用来决定一个风扇是否正在工作。

更多复杂控制风扇如一或更多量过的温度的功能。

在这里没有讨论系统监测传感器，但是简短的提到给温度感应器的类型。

模拟输出温度传感器：

热电阻和矽温度传感器被广泛地使用在模拟输出温度感应器上。

图2清楚地显示当电压和温度之间为线性关系时,矽温度传感器比热阻体好的多。

在狭窄的温度范围之内，热电阻能提供合理的线性和好的敏感特性。

许多构成原始电路的热电阻已经被矽温度感应器代替。

矽温度传感器有不同的输出刻度和组合。

例如，与绝对温度成比例的输出转换功能,还有其他与摄氏温度和华氏温度成比例。

摄氏温度部份提供一种组合以便温度能被单端补给得传感器检测。

在最大多数的应用中，这些装置的输出被装入一个比较器或A/D转换器，把温度数据转换成一个数字格式。

这些附加的装置，热电阻和矽温度传感器继续被使用是由于在许多情况下它的成本低和使用方便。

数字I/O温度传感器：

大约在五年前，一种新类型温度传感器出现了。

这种装置包括一个允许与微控制器通信的数字接口。

接口通常是I2C或SMBus序列总线,但是其他的串行接口例如SPI是共用的。

阅读微控制器的温度报告，接口也接受来自微控制器的指令。

那些指令通常是温度极限,如果超过,将中断微控制器的温度传感器集成电路上的数字信号。

微控制器然后能够调整风扇速度或减慢微处理器的速度,例如,保持温度在控制之下。

图3.设计的温度传感器可遥测处理器芯片上的p-n结温度。

图4.温度传感器可检测它自己的温度和遥测四个p-n结温度。

图5.风扇控制器/温度传感器集成电路也可使用PWM或一个线性模式的控制方案。

这个类型装置有多样性的特色。

遥测温度，为了能够遥测,大多数的高效处理器提供一个温度的模拟电压的芯片晶体。

（晶体的二个p-n结仅被使用）。

图3显示一个使用这种技术检测的处理器。

其它的应用使用非连续性的晶体实现相同的功能。

这种类型传感器的另一个重要特征是测量温度在高或低极限外有中断微控制器的能力（包括在图3中显示的传感器）。

在其他的传感器上，当测量的温度超过极限的时候,它会产生一个高或低的温度门限.对於在图3中传感器，那些极限经由SMBus接口被传送到温度传感器。

如果温度移动到周围画线范围上面或下面,报警信号就会中断处理器。

图6.温度超过某一界限的时候，集成电路信号能报警和进行简单的ON/OFF风扇控制。

在图4中画是一个类似的装置;而不是监测一个p-n结温度，它检测四个结和它的自己内部的温度。

因为Maxim的MAX1668消耗很少的能量,它的内部温度接近周围温度。

周围温度的测量给出关于系统风扇是否正在适当地工作的指示。

在图5中显示，控制风扇是在遥测温度时集成电路的主要功能。

这个部份的使用能在风扇控制的二个不同的模式之间选择。

在PWM模式中，微控制器控制风扇速度是通过改变送给风扇的信号周期者测量温度一种功能。

它允许电力消耗远少于这个部份的线性模式控制所提供的。

因为某些风扇在PWM信号控制它的频率下发出一种听得见的声音,这种线性模式可能是有利的,但是需要较高功率的消耗和附加的电路。

额外的功耗是整个系统功耗的一小部分。

当温度超出指定界限的时候,这个集成电路提供中断微控制器的警告信号。

这个被叫做过热温度的信号形式里，安全特征也被提供。

如果温度升到一个危险级别的时候微控制器或软件锁上,警告信号就不再有用。

然而,温度经由SMBus升高到一个水平，过热在没有微控制器被使用去控制电路。

因此,在这个非逻辑控制器高温中，过热能被直接用去关闭这个系统电源，没有为控制器和阻止潜在的灾难性故障。

装置的这个数字I/O普遍使用在服务器，电池组和硬盘磁碟机上。

为了增加服务器的可靠性温度在很多的位置中被检测:

在主板（本质上是在底盘内部的周围温度）,在处理器钢模之内,和在其它发热元件例如图形加速器和硬盘驱动器。

出于安全原因电池组结合温度传感器和使其最优化以达到电池最大寿命。

检测依靠中心马达的速度和周围温度的硬盘驱动器的温度有两个好的理由:

在驱动器中读取错误增加温度极限。

而且硬盘的MTBF大大改善温度控制。

通过测量系统里面温度，就能控制马达速度将可靠行和性能最佳化。

驱动器也能被关闭。

在高端系统中，警告能为系统管理员指出温度极限或数据可能丢失的状况。

模拟正温度感应器

"模拟正量"传感器通常匹配比较简单的测量应用软件。

这些集成电路产生逻辑输出量来自被测温度，而且区别于数字输入/输出传感器。

因为他们在一条单线上输出数据,与串行总线想对。

图7.热控制电路部分在绝对温标形式下，频率与被测温度成比例的产生方波的温度传感器。

在一个模拟正量传感器的最简单例子中，当特定的温度被超过的时候,逻辑输出出错；其它，是当温度降到一个温度极限的时候。

当其它传感器有确定的极限的时候，这些传感器中的一些允许使用电阻去校正温度极限。

在图6中，装置显示购买一个特定的内在温度极限。

这三个电路举例说明这个类型装置的使用:

提供警告,关闭仪器,或打开风扇。

图8.这个温度传感器传送它的周期与被测温度成比例的方波，因为只发送温度数据需要一条单一线,就需要单一光绝缘体隔离信道。

当需要读实际温度时，微控制器是可以利用的,在单线上传送数据的传感器可能是有用的。

用微处理器的的内部计数器，来自于这个类型温度感应器的信号很容易地被转换成温度的测量。

图7传感器输出频率与周围温度成比例的方波。

在图8中的装置使相似的，但是方波周期是与周围温度成比例的。

图9.用一条公共线与8个温度传感器连接的微控制器，而且从同一条线上接收每个传感器传送得温度数据。

图9,在这条公共线上允许连接达到八个温度传感器。

当微控制器的I/O端口同时关闭这根线上的所有传感器的时候,开始提取来自这些传感器的温度数据。

微控制器很快地重新装载接受来的每个传感器的数据。

在传感器关闭期间,数据被编码。

在特定时间内每个传感器对闸门脉冲之后的时间编码。

分配给每个感应器自己允许的时间范围，这样就避免冲突。

通过这个方法达到的准确性令人惊讶:

0.8°C是典型的室温,正好与被传送方波频率的电路相匹配，同样适用于适用方波周期的装置。

这些装置在有限电线应用中同样显著。

举例来说，当一个温度传感器被微控制器隔离的时候,成本被保持在一个最小量，因为只需要一个光绝缘体。

这些传感器在汽车制造HVAC应用中也是很有效，因为他们减少铜的损耗数量。

温度传感器的发展：

集成电路温度传感器提供各式各样的功能和接口。

同样地这些装置继续发展,系统设计师将会看见更多特殊应用就像传感器与系统接口连接的新方式一样。

最后，在相同的钢模区域内集成更多得电子元件，芯片设计师的能力将确保温度传感器很快将会包括新的功能和特殊的接口。

附件2：

外文原文（复印件）

TemperatureSensorIcsSimplifyDesigns

Whenyousetouttoselectatemperaturesensor,youarenolongerlimitedtoeitherananalog-outputoradigital-outputdevice.Thereisnowabroadselectionofsensortypes,oneofwhichshouldmatchyoursystem'sneeds.

Untilrecently,allthetemperaturesensorsonthemarketprovidedanalogoutputs.Thermistors,RTDs,andthermocoupleswerefollowedbyanotheranalog-outputdevice,thesilicontemperaturesensor.Inmostapplications,unfortunately,theseanalog-outputdevicesrequireacomparator,anADC,oranamplifierattheiroutputtomakethemuseful.

Thus,whenhigherlevelsofintegrationbecamefeasible,temperaturesensorswithdigitalinterfacesbecameavailable.TheseICsaresoldinavarietyofforms,fromsimpledevicesthatsignalwhenaspecifictemperaturehasbeenexceeded,tothosethatreportbothremoteandlocaltemperatureswhileprovidingwarningsatprogrammedtemperaturesettings.Thechoicenowisn'tsimplybetweenanalog-outputanddigital-outputsensors;thereisabroadselectionofsensortypes,oneofwhichshouldmatchyoursystem'sneeds.

Figure1.SensorandICmanufacturerscurrentlyofferfourclassesoftemperaturesensors.

ClassesofTemperatureSensors

FourtemperaturesensortypesareillustratedinFigure1.Anidealanalogsensorprovidesanoutputvoltagethatisaperfectlylinearfunctionoftemperature（A）.InthedigitalI/Oclassofsensor（B）,temperaturedataintheformofmultiplearepassedtothemicrocontroller,oftenviaaserialbus.Alongthesamebus,dataaresenttothetemperaturesensorfromthemicrocontroller,usuallytosetthetemperaturelimitatwhichthealertpin'sdigitaloutputwilltrip.alertinterruptsthemicrocontrollerwhenthetemperaturelimithasbeenexceeded.Thistypeofdevicemayalsoprovidefancontrol.

"AnalogVOUT"sensors（C）areavailablewithvarioustypesofdigitaloutputs.TheVOUTvs.temperaturecurveisforanICwhosedigitaloutputswitcheswhenaspecifictemperaturehasbeenexceeded.Inthiscase,the"plus"addedtotheanalogtemperaturesensorisnothingmorethanacomparatorandavoltagereference.Othertypesof"plus"partsshiptemperaturedataintheformofthedelaytimeaftertheparthasbeenstrobed,orintheformofthefrequencyortheperiodofasquarewave,whichwillbediscussedlater.

Thesystemmonitor（D）isthemostcomplexICofthefour.InadditiontothefunctionsprovidedbythedigitalI/Otype,thistypeofdevicecommonlymonitorsthesystemsupplyvoltages,providinganalarmwhenvoltagesriseaboveorsinkbelowlimitssetviatheI/Obus.Fanmonitoringand/orcontrolissometimesincludedinthistypeofIC.Insomecases,thisclassofdeviceisusedtodeterminewhetherafanisworking.Morecomplexversionscontrolthefanasafunctionofoneormoremeasuredtemperatures.Thesystemmonitorsensorisnotdiscussedherebutisbrieflymentionedtogiveacompletepictureofthetypesoftemperaturesensorsavailable.

Analog-OutputTemperatureSensors

Figure2.Thelinearityofthermistorsandsilicontemperaturesensors,twopopularanalog-outputtemperaturedetectors,issharplycontrasted.

Thermistorsandsilicontemperaturesensorsarewidelyusedformsofanalog-outputtemperaturesensors.Figure2clearlyshowsthatwhenalinearrelationshipbetweenvoltageandtemperatureisneeded,asilicontemperaturesensorisafarbetterchoicethanathermistor.Overanarrowtemperaturerange,however,thermistorscanprovidereasonablelinearityandgoodsensitivity.Manycircuitsoriginallyconstructedwiththermistorshaveovertimebeenupdatedusingsilicontemperaturesensors.

Silicontemperaturesensorscomewithdifferentoutputscalesandoffsets.Some,forexample,comewithoutputtransferfunctionsthatareproportionaltoK,othersto°Cor°F.Someofthe°Cpartsprovideanoffsetsothatnegativetemperaturescanbemonitoredusingasingle-endedsupply.

Inmostapplications,theoutputofthesedevicesisfedintoacomparatororanA/Dconvertertoconvertthetemperaturedataintoadigitalformat.Despitetheneedfortheseadditionaldevices,thermistorsandsilicontemperaturesensorscontinuetoenjoypopularityduetolowcostandconvenienceofuseinmanysituations.

DigitalI/OTemperatureSensors

Aboutfiveyearsago,anewtypeoftemperaturesensorwasintroduced.Thesedevicesincludeadigitalinterfacethatpermitscommunicationwithamicrocontroller.TheinterfaceisusuallyanI2CorSMBusserialbus,butotherserialinterfacessuchasSPIarecommon.Inadditiontoreportingtemperaturereadingstothemicrocontroller,theinterfacealsoreceivesinstructionsfromthemicrocontroller.Thoseinstructionsareoften

temperaturelimits,which,ifexceeded,activateadigitalsignalonthetemperaturesensorICthatinterruptsthemicrocontroller.

Themcrocontrolleristhenabletoadjustfanspeedorbackoffthespeedofamicroprocessor,forexample,tokeeptemperatureundercontrol.

Figure3.Auser-programmabletemperaturesensormonitorsthetemperatureofaremoteCPU'sonchipp-njunction.

Figure4.Auser-programmabletemperaturesensormonitorsitsownlocaltemperatureandthetemperaturesoffourremotep-njunctions.

Figure5.Afancontroller/temperaturesensorICuseseitheraPWM-oralinear-modecontrolscheme.

Thistypeofdeviceisavailablewithawidevarietyoffeatures,amongthem,remotetemperaturesensing.Toenableremotesensing,mosthigh-performanceCPUsincludeanonchiptransistorthatprovidesavoltageanalogofthetemperature.（Onlyoneofthetransistor'stwop-njunctionsisused.）Figure3showsaremoteCPUbeingmonitoredusingthistechnique.Otherapplicationsuseadiscretetransistortoperformthesamefunction.

Anotherimportantfeaturefoundonsomeofthesetypesofsensors（includingthesensorshowninFigure3）istheabilitytointerruptamicrocont