集成温度传感器及其应用

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：由于PN结不能耐高温，所以集成温度传感器通常测量150 °C以下的温度。这类电压输出型集成温度传感器特别适合于工业现场测量。AD590是美国模拟器件公司生产的单片机集成两端温度传感器，如图3-46所示。图3-46 AD590的封装形式和电路符号3.频率输出式集成温度传感器频率输出式集成温度传感器的特点是输出方波的频率与热力学温度成正比，频率温度系数Kf的单位是Hz/K，典型产品是MAX6677，以热力学温度定标。

集成温度传感器是利用晶体管PN结的电流和电压特性与温度的关系，把感温元件（PN结）与有关的电子线路集成在很小的硅片上封装而成。晶体管的b-e结正向压降的不饱和值Vre与热力学温度T和通过发射极电流I关系为Vre＝（KT/q）lnI。式中，K是波尔兹曼常数，q是电子电荷绝对值。

集成温度传感器具有体积小、线性好、反应灵敏、价格低、抗干扰能力强等优点，所以应用十分广泛。由于PN结不能耐高温，所以集成温度传感器通常测量150 °C以下的温度。常用集成温度传感器按输出量不同可分为电流型、电压型和频率型三大类。

1.电压输出型集成温度传感器

电压输出型集成温度传感器是将温度传感器基准电压、缓冲放大器集成在同一芯片上，制成一四端器件。器件有放大器，因此输出电压高、线性输出为10 mV/ °C。另外，由于其具有输出阻抗低的特性，抗干扰能力弱，不适合长线传输。这类电压输出型集成温度传感器特别适合于工业现场测量。

AN6701S是日本松下公司生产的电压输出型集成温度传感器，它有四个引脚，三种连线方式，如图3-45所示：图（a）为正电源供电，图（b）为负电源供电，图（c）为输出极性颠倒。电阻RC用来调整25 °C下的输出电压，使其等于5 V，RC的阻值为3～30 kΩ。这时灵敏度可达109～110 mV/ °C，在－10～80 °C范围内基本误差不超过±1 °C。

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图3-45　AN6701三种连线方式

2.电流输出型集成温度传感器

电流输出型集成温度传感器是把线性集成电路和与之相容的薄膜工艺元件集成在一块芯片上，再通过激光修版微加工技术，制造出性能优良的测温传感器。这种传感器的输出电流正比于热力学温度，即1 μA/K。其次，因电流型输出恒流，所以传感器具有高输出阻抗，其值可达10 MΩ。

AD590是美国模拟器件公司生产的单片机集成两端温度传感器，如图3-46所示。它是一种二端元件，属于一种高阻电流源，其典型的电流温度灵敏度是1 μA/K，温度为0 °C时，AD590输出的恒流值为273.15 μA，当温度升高或降低1 °C时，AD590的输出电流就增大或减小1 μA。当温度为25 °C时，其输出电流为273.15 μA +25＝298.15 μA。AD590测量温度范围是－55～+150 °C；工作电压范围4～30 V；在整个测温范围内的非线性误差小于±0.3 °C。

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图3-46 AD590的封装形式和电路符号

3.频率输出式集成温度传感器

频率输出式集成温度传感器的特点是输出方波的频率与热力学温度成正比，频率温度系数Kf的单位是Hz/K，典型产品是MAX6677，以热力学温度定标。

集成温度传感器及其应用

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