摘要：介紹美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的tmp03和tmp04型串行比率輸出式數(shù)字溫度傳感器的性能特點(diǎn)、工作原理、校驗(yàn)方法及使用要點(diǎn)。tmp03/04采用∑-δ式a/d轉(zhuǎn)換器，能濾除量化噪聲并且達(dá)到高分辨力指標(biāo)。 關(guān)鍵詞：數(shù)字溫度傳感器 ∑-δ式a/d轉(zhuǎn)換器 tmp03/04 tmp03和tmp04是美國(guó)模擬器件公司（ad）生產(chǎn)的串行比率輸出式數(shù)字溫度傳感器，適配80c31、80c51型單片機(jī)（μc）或數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)。二者主要區(qū)別是tmp03為集電極開(kāi)路輸出；而tmp04為互補(bǔ)型mos場(chǎng)效應(yīng)管輸出，其輸出電平與cmos/ttl電路兼容。tmp03/04既可以檢測(cè)溫度，也可通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制功能，適用于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)、微機(jī)或電子設(shè)備的溫度監(jiān)視器及工業(yè)過(guò)程控制等領(lǐng)域。 1 tmp03/04性能特點(diǎn) （1）tmp03/04帶串行接口，其輸出為經(jīng)過(guò)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)。解碼后高、低電平持續(xù)時(shí)間的比率（t1/t2）與溫度在比例關(guān)系。利用微處理器的定時(shí)/計(jì)數(shù)器接口，很容易計(jì)算出攝氏溫度或華氏溫度值。 (2)芯片內(nèi)部有一個(gè)∑-δ數(shù)字調(diào)制器，內(nèi)含輸入采樣器、模擬求和器、積分器、比較器和1位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（dac）�！�-δ調(diào)制器配上數(shù)字濾波器后，即構(gòu)成了∑-δ式a/d轉(zhuǎn)換器。它具有分辨力高、線(xiàn)性度好、成本低、抑制混疊噪聲和量化噪聲的能力強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，特別適用于微傳感器系統(tǒng)。 （3）屬于三端器件，其外圍電路非常簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)輸出端（dout）能直接連到單片機(jī)的輸入口。若經(jīng)過(guò)光耦合器隔離后，還適合檢測(cè)遠(yuǎn)程溫度。測(cè)溫范圍一般為-25～+100℃，測(cè)溫精度為±1.5℃（典型值）。使用時(shí)不需要校準(zhǔn)。 （4）低電壓供電，微功能。電源電壓范圍是+4.5～+7v。采用+5v供電時(shí)，電源電流不超過(guò)1.3ma。最大功耗僅為6.5mw。 （5）tmp03和tmp04的數(shù)字輸出的電路結(jié)構(gòu)不同。tmp03的輸出極采用一只集電極開(kāi)路的npn型晶體管作為大電流驅(qū)動(dòng)器，其輸出電流可達(dá)5ma；tmp04的輸出級(jí)則采用互補(bǔ)型mosfet電路，其輸出電平與cmos/ttl電路兼容。 2 tmp03/04工作原理 tmp03/04有三種封裝形式：to-92、so-8和ru-8，引腳排列如圖1所示。其中，u+接電源的正極，gnd為公共地。dout為串行數(shù)據(jù)輸出端。 tmo03/074的內(nèi)部框圖如圖2所示。主要包括4大部分：（1）基準(zhǔn)電壓源和溫度傳感器。其中，基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓接至1位的dac（圖中未畫(huà)），溫度傳感器輸出的與熱力學(xué)溫度成正比的uptat電壓，接到求和器的一個(gè)輸入端。（2）∑-δ調(diào)制器，內(nèi)含模式求和器（又稱(chēng)加法器）、積分器、比較器（亦稱(chēng)量化器）和i位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（1bit dac）。（3）數(shù)字濾波器。（4）高速時(shí)鐘振蕩器。由模擬求和器、積分器、比較器和1位dac構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，比較器還起到負(fù)反饋?zhàn)饔�。它能根�?jù)輸入溫度信號(hào)的變化情況，來(lái)改變比較器輸出信號(hào)的占空因數(shù)，通過(guò)負(fù)反饋電路使積分器輸出電壓uint為最低。上述電路也屬于電荷平衡式轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)多次快速比較之后，輸出的數(shù)字量就與被測(cè)溫度成比例關(guān)系。 2.1 ∑-δ式a/d轉(zhuǎn)換器 近年來(lái)，隨著超大規(guī)模集成電路（vlsi）技術(shù)的發(fā)展，采用vlsi工藝制成的高性能∑-δ式a/d轉(zhuǎn)換器，不僅已成為數(shù)字通信、數(shù)字音響等領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，還被用于新型數(shù)字溫度傳感器中。∑-δ式a/d轉(zhuǎn)換器由∑-δ數(shù)字調(diào)制器和數(shù)字濾波器組成。∑-δ式a/d轉(zhuǎn)換器以很高的采樣速率和很低的采樣分辨力（1位），將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再使用過(guò)采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波等方法來(lái)提高有效分辨力。一階∑-δ式a/d轉(zhuǎn)換器中的模擬電路非常簡(jiǎn)單，只需1個(gè)積分器、1個(gè)模擬求和器、1個(gè)比較器。 ∑-δ式a/d轉(zhuǎn)換器采用了“