通常,温度传感器的输出信号都比较小(一般在mV级),因此,需要对输出信号进行调理(放大、校正和补偿)和转换,才能供单片机处理,以组成数字仪表和单片机控制系统。以往传感器到单片机的输入通道由多级电路组成。如果能把这些电路集成在温度传感器或单片机中,那么输入通道的设计将大为简化。
芯片简介
MAX1617温度传感器主要特点包括具有两个测量通道:远程和近程(本地)温度测量;传感器无需进行校准,即能满足设计精度;片内含有SMBus串行接口(两线);可编程的欠温/过温报警电路;精度:
本地(+60℃ +100℃) 2℃,
本地(-40℃ 120℃) ３℃,
远程（+60℃ +100℃) 3℃;具有SMBus报警功能;耗电小(功耗低):自动转换方式电源电流最大值为70 A,预备方式电源电流典型值为3
A;单电源供电(+3V +5.5V)具有一路8位ADC;高集成化;小型化;16引脚QSOP表面安装封装形式。
工作原理
MAX1617内部功能图如图1所示。该芯片是由多种电路组成,现对主要电路作些分析。
1.ADC
MAX1617片内含有一路8位ADC。这是该芯片重要特点之一。它能把调理后的信号转换为数字量,馈入各种数据寄存器和比较器。
片内的ADC是一种积分型转换器。它具有极好的噪声抑制电路,每个通道转换时间为60ms。
如果给ADC写入启动指令或自动产生指令(在自动模式)时,则ADC开始以单步或自由运行模式转换。在转换结束后,能够读出(或测量出)两通道(远程或本地)之一的转换结果。当状态位中出现BUSY状态且是高电平,则说明ADC正在忙于新的转换,否则ADC是空闲的。
由于片内ADC具有良好的噪声抑制性能,所以特别适合低频信号如60Hz/120Hz电源交流声的环境。在微功耗工作时,需设置高频噪声滤波器。在具有噪声环境中的高精度远程温度测量时,必须仔细设计印刷电路板和外接合适的噪声滤波器。
当出现高频电磁干扰(EMI)时,最好在ADC输入引脚DXP和DXN外接一个电容(2200pF 3300pF),如果这个电容大于3300pF后,反而会引入其他误差。
所有噪声源都能使ADC转换产生正的误差,即测量温度比实际温度大(典型值为1℃ 2℃),这个温度误差主要决定信号频率和放大量。
当ADC进入自由运行自动模式时,转换速率寄存器能够对转换进程的时间间隔进行编程。这种变化速率的控制能够降低电源电流,这种特性有利于便携式和袖珍式设备的应用。转换速率位的电源寄存器(POR)状态量02H(0.25Hz),在实际应用中,MAX1617只检查该寄存器中3个最低位(LSB),而其他5个高位均置零。
2.系统管理总线(SMBus)数字接口
MAX1617的SMBUS看成是一种宽字节寄存器,它能存贮温度数据、报警门限值和控制位。一个标准的SMBus两线串行接口可以用来读温度数据,寄控制位和报警门限数据。MAX1617中的每一个A/D转换通道,在读和写的过程中均使用同一个SMBus的从地址。
MAX1617能完成四种标准SMBus协议:写字节、读字节、发送字节和接收字节。较短的接收字节协议允许快速传送并能提供一个由读字节指令选择的校准数据寄存器。在多个主机系统中,使用短协议要特别小心,因为第二个主机可能重写指令字节,从而会丢失第一主机信息。
3.故障报警功能
为了检测远程二极管的故障,特在DXP端设置一个连续故障检测器,它能检测远程二极管的开路故障。当ADC每次转换开始,均要检查二极管的故障和修正状态字节。当DXP引脚的电压(由二极管电流源产生)上升到(Vcc-1)以上,说明有故障存在,此时便可检测到一个二极管的故障。
如果远程通道短路(DXP到DXN或DXP到GND),则ADC读数为0000 0000,此时就不对THIGH和TLOW报警进行触发。
如果DXP对Vcc短路,则ADC读数为+127℃(远程和本地),此时说明器件存在故障。
应用电路
由于MAX1617具有ADC和串行接口功能,所以广泛应用在智能化温度控制和温度测量系统中。
利用该芯片和少量外围元件组成的典型应用电路如图2所示。
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