晶體管與集成溫度傳感器.ppt
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2020 2 24 1 第三節(jié)晶體管與集成溫度傳感器 2020 2 24 2 第三節(jié)晶體管與集成溫度傳感器 1 測溫原理 一 晶體管溫度傳感器 PN結(jié)的溫度特性 二極管的正向電壓降UD以 2mV 變化 2020 2 24 3 第三節(jié)晶體管與集成溫度傳感器 通常 靈敏度為負 低溫時 砷化鎵PN結(jié)比硅管更好 而硅的線性度較好 1 熱敏二極管 NPN集電極電流恒定時 Vbe隨環(huán)境溫度變化 2 熱敏三極管 2020 2 24 4 三集成溫度傳感器 集成溫度傳感器 溫度IC 將溫度敏感元件和放大 運算和補償?shù)入娐凡捎梦㈦娮蛹夹g(shù)和集成工藝集成在一片芯片上 從而構(gòu)成集測量 放大 電源供電回路于一體的高性能的測溫傳感器 2020 2 24 5 集成溫度傳感器的類型 集成溫度傳感器可分為 模擬型集成溫度傳感器和數(shù)字型集成溫度傳感器 模擬型的輸出信號形式有電壓型和電流型兩種 電壓型的靈敏度多為10mV 以攝氏溫度0 作為電壓的零點 電流型的靈敏度多為1 A K 以絕對溫度0K作為電流的零點 數(shù)字型又可以分為開關(guān)輸出型 并行輸出型 串行輸出型等幾種不同的形式 2020 2 24 6 一 模擬型集成溫度傳感器 1 模擬型集成溫度傳感器 電流輸出型溫度傳感器能產(chǎn)生一個與絕對溫度成正比的電流作為輸出 AD590 AD592是電流輸出型溫度傳感器的典型產(chǎn)品 2020 2 24 7 AD590封裝示意圖 空腳 接地 型號從I到M 其中M精度最高 AD590 2020 2 24 8 AD590的基本轉(zhuǎn)換電路 電流 電壓轉(zhuǎn)換電路 10mV K 2020 2 24 9 AD590的基本轉(zhuǎn)換電路 輸出電壓Uo與熱力學(xué)溫度成正比 1mV K 輸出電壓Uo與攝氏溫度成正比 100mV 2020 2 24 10 設(shè)1 和2 AD590處的溫度分別為 和 則輸出電壓為 t1 t2 100mv 圖中電位器R1用于調(diào)零 電位器R4用于調(diào)整運放LF355的增益 設(shè)1 和2 AD590處的溫度分別為t1 t2 分析電路功能 2020 2 24 11 模擬型集成溫度傳感器 AD592C在0 70 間非線性誤差 0 05 重復(fù)性和長期穩(wěn)定性 0 1 第三節(jié)晶體管與集成溫度傳感器 AD592 2020 2 24 12 電壓輸出型集成溫度傳感器 LM35 45 LM35 45的外形及引腳圖 2020 2 24 13 電壓輸出型集成溫度傳感器 LM35 45 LM35 45構(gòu)成的攝氏溫度測量電路 LM35 45組裝成的測溫傳感器 2020 2 24 14 圖3 32LM35與ICL7107構(gòu)成的數(shù)字溫度計 7107 2020 2 24 15 2020 2 24 16 在電腦中 集成溫度傳感器用于CPU散熱保護電路 散熱風扇 集成溫度IC CPU插座 CPU散熱片 2020 2 24 17 MAX6502用于控制散熱風扇的轉(zhuǎn)速 當CPU進行復(fù)雜運算時 風扇處于全速運行 場效應(yīng)管功率驅(qū)動 2020 2 24 18 DS18B20是美國DALLAS公司近推出的熱電式半導(dǎo)體數(shù)字集成溫度傳感器 它也是利用半導(dǎo)體P N結(jié)在其正常工作溫度范圍內(nèi)結(jié)電壓隨溫度上升而下降的原理而精心設(shè)計實現(xiàn)的 DS18B20有多種封裝形式 一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20及其應(yīng)用 2020 2 24 19 一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20及其應(yīng)用1 DS18B20的封裝與外部引腳DS1820的幾種封裝管腳圖 a DS18B20P b DS18B20B c DS18B20TO92管腳說明 GND 地 DQ 數(shù)據(jù)輸入 輸出 VDD 電源電壓 NC 空腳 2020 2 24 20 2 DS18B20內(nèi)部功能電路模塊其內(nèi)部功能電路模塊如圖所示 DS18B20功能塊圖 2020 2 24 21 3 DS18B20的主要功能和特點DS18B20對外有效引腳僅3條 即電源 地和信號線 其主要功能和特點如下 1 采用獨特的 一線制 通信方式 信號符合TTL電平邏輯 無須任何外圍器件 可直接和各種單片機或微處理器的I O引腳相連 為簡化系統(tǒng)設(shè)計提供了極大的方便 2 溫度測量范圍為 55oC 125oC 3 可編程的溫度轉(zhuǎn)換分辨率 可根據(jù)應(yīng)用需要在9Bit 12Bit之間選取 4 在12bit溫度轉(zhuǎn)換分辨率下 溫度轉(zhuǎn)換時間最大為750ms 5 用戶可編程自設(shè)置報警溫度存入片內(nèi)非易失性存儲器中 實現(xiàn)溫度上 下限自動比對報警功能 6 電源供電范圍3 3V 5V DS18B20的讀 寫操作以及溫度轉(zhuǎn)換期間所需的電能可通過數(shù)據(jù)線提供 也可由外部電源提供 7 DS18B20采用節(jié)能設(shè)計 在等待狀態(tài)下功耗近似為零 2020 2 24 22 4 DS18B20的應(yīng)用 1 硬件接口方法目前DS18B20在國內(nèi)的零售價大約為10元人民幣 用于 50 150 范圍內(nèi)測溫 采用特殊的一線制數(shù)字串行通信方式 故用于智能化儀器對環(huán)境溫度的監(jiān)測非常方便 因不需要配置A D轉(zhuǎn)換器 所以采用DS18B20測溫方案成本低廉 下圖為DS18B20與MCU的兩種接口電路 其中a 為點對點應(yīng)用電路 DS18B20電源端接地 b 為點對多點應(yīng)用電路 DS18B20電源端接外供電源 3 5 5V a 應(yīng)用電路塊1b 應(yīng)用電路塊2DS18B20典型應(yīng)用電路 2020 2 24 23 2 DS18B20的 一線制 串行通信協(xié)議DS18B20的 一線制 串行通信協(xié)議中所有的命令和數(shù)據(jù)都必須通過一根信號線進行傳輸 因此 對數(shù)據(jù)讀 寫時序有非常嚴格的要求 DS18B20主要讀 寫時序包括 初始化時序 讀操作時序 寫操作時序 2020 2 24 24 2 DS18B20的 一線制 串行通信協(xié)議DS18B20的 一線制 串行通信協(xié)議中所有的命令和數(shù)據(jù)都必須通過一根信號線進行傳輸 因此 對數(shù)據(jù)讀 寫時序有非常嚴格的要求 DS18B20主要讀 寫時序包括 初始化時序 讀操作時序 寫操作時序 DS18B20始終作為從設(shè)備 通過其信號線隨時等待和接受MCU傳入的信號 MCU每次讀寫均先完成初始化時序 包括復(fù)位和啟動脈沖 首先在t0時刻 MCU在信號線上發(fā)出一個低電平復(fù)位脈沖 ResetPlus 脈沖寬度必須大于480微秒并小于960微秒 接著在t1時刻CPU釋放總線 在信號線上輸出高電平 并進入等待接收狀態(tài) DS18B20在檢測到信號線上的上升沿后 等待15 60微秒 接著在t2時刻發(fā)出一個低電平啟動脈沖 PresencePlus 脈沖寬度必須大于60微秒并小于240微秒 在t3時刻上拉電阻將總線電平拉高 完成總線初始化操作 DS18B20的讀操作包括 讀 0 和讀 1 首先 由CPU將總線由高電平拉至低電平 并至少保持1微秒的寬度 在此后的15微秒內(nèi)CPU對總線進行采樣 若為低電平 則讀入的位為 0 若為高電平 則讀入的位為 1 讀入連續(xù)兩位數(shù)據(jù)的時間間隔應(yīng)大于1微秒 2020 2 24 25 DS18B20的寫操作包括 寫 0 和寫 1 首先 CPU將總線由高電平拉至低電平 并在此后的15個微秒內(nèi)將所需要寫的位送至總線上 DS18B20在CPU將總線由高電平拉至低電平時刻后的15 60微秒內(nèi)對總線進行采樣 若為低電平 則寫入的位為 0 若為高電平 則寫入的位為 1 連續(xù)寫入兩位數(shù)據(jù)的時間間隔應(yīng)大于1微秒 DS18B20輸出或輸入 設(shè)定報警 溫度用兩個串行8位字節(jié)表示 MSBLSBMSBLSB 2020 2 24 26 DS18B20若干溫度與其串行數(shù)字對照表- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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