2. 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

2.1 電子溫度計

憑借其高精度的溫度測量能力和醫(yī)療級標(biāo)準(zhǔn)的支持，TMP119非常適合用于電子溫度計，能夠為用戶提供準(zhǔn)確的體溫測量結(jié)果。

2.2 無線環(huán)境傳感器

在無線環(huán)境傳感器中，TMP119的低功耗特性可以延長設(shè)備的電池續(xù)航時間，同時高精度的溫度測量能夠為環(huán)境監(jiān)測提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.3 恒溫器

TMP119的可編程溫度警報限制功能，使得它可以用于恒溫器的設(shè)計，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時及時發(fā)出警報，實現(xiàn)對溫度的精確控制。

2.4 汽車測試設(shè)備

在汽車測試設(shè)備中，TMP119可以對汽車內(nèi)部的溫度進(jìn)行精確測量，為汽車的性能測試和故障診斷提供重要的數(shù)據(jù)支持。

2.5 可穿戴健身和活動監(jiān)測器

低功耗和高精度的特點，使得TMP119成為可穿戴健身和活動監(jiān)測器中溫度監(jiān)測的理想選擇，能夠在不影響設(shè)備續(xù)航的前提下，提供準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)。

2.6 冷鏈資產(chǎn)跟蹤

在冷鏈物流中，TMP119可以實時監(jiān)測貨物的溫度，確保貨物在運輸過程中的質(zhì)量安全。

2.7 燃?xì)獗砗蜔崃勘?/h3>

TMP119可以用于燃?xì)獗砗蜔崃勘碇?，對環(huán)境溫度進(jìn)行測量，提高測量的準(zhǔn)確性。

2.8 溫度變送器

作為溫度變送器的核心部件，TMP119能夠?qū)囟刃盘栟D(zhuǎn)換為電信號，實現(xiàn)溫度的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)測。

3. 詳細(xì)功能解析

3.1 電源啟動

當(dāng)電源電壓達(dá)到工作范圍后，設(shè)備需要1.5ms的時間進(jìn)行啟動，之后才能開始進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。設(shè)備也可以被編程為在關(guān)機(jī)模式下啟動。在第一次轉(zhuǎn)換完成之前，溫度寄存器讀取值為 -256°C。

3.2 平均功能

用戶可以通過設(shè)置AVG[1:0]位，配置設(shè)備對多次溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行平均。例如，當(dāng)AVG設(shè)置為01時，設(shè)備會執(zhí)行8次轉(zhuǎn)換，并將這些轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行累加，最后輸出平均值。平均功能可以有效減少轉(zhuǎn)換結(jié)果中的噪聲，但會增加平均活動電流消耗，因為它會增加轉(zhuǎn)換周期中的活動轉(zhuǎn)換時間。

3.3 溫度結(jié)果和限制

每次轉(zhuǎn)換完成后，設(shè)備會將轉(zhuǎn)換結(jié)果更新到溫度寄存器中。溫度寄存器的數(shù)據(jù)采用16位二進(jìn)制補碼格式，分辨率為7.8125m°C。TMP119還具有警報狀態(tài)標(biāo)志和警報引腳功能，通過比較溫度結(jié)果與高、低限制寄存器中的值，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時，會相應(yīng)地設(shè)置或清除配置寄存器中的狀態(tài)標(biāo)志。

3.4 應(yīng)變?nèi)莶?/h3>

TMP119的內(nèi)部應(yīng)變?nèi)莶钐匦裕軌蛴行p輕由于DSBGA封裝在制造過程中產(chǎn)生的應(yīng)變所導(dǎo)致的誤差。通過將多個TMP119設(shè)備焊接到剛性PCB上，并在不同的彎曲方向下進(jìn)行測試，可以發(fā)現(xiàn)TMP119在應(yīng)變條件下的溫度誤差明顯小于非應(yīng)變?nèi)萑淘O(shè)備。

3.5 設(shè)備功能模式

• 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式：當(dāng)配置寄存器中的MOD[1:0]位設(shè)置為00或10時，設(shè)備進(jìn)入連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。在該模式下，設(shè)備會持續(xù)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，并在每次活動轉(zhuǎn)換結(jié)束后更新溫度結(jié)果寄存器。用戶可以通過讀取配置寄存器或溫度結(jié)果寄存器來清除數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志，從而確定轉(zhuǎn)換是否完成。
• 關(guān)機(jī)模式（SD）：當(dāng)MOD[1:0]位設(shè)置為01時，設(shè)備會立即中止當(dāng)前正在運行的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)入低功耗關(guān)機(jī)模式。在該模式下，設(shè)備會關(guān)閉所有活動電路，典型功耗僅為250nA，適合用于電池供電的系統(tǒng)和其他低功耗應(yīng)用。
• 單次轉(zhuǎn)換模式（OS）：當(dāng)MOD[1:0]位設(shè)置為11時，設(shè)備會執(zhí)行一次溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)入低功耗關(guān)機(jī)模式。單次轉(zhuǎn)換模式的持續(xù)時間僅受AVG位設(shè)置的影響，CONV位不會影響單次轉(zhuǎn)換的持續(xù)時間。
• 熱模式和警報模式：TMP119的內(nèi)置熱模式和警報功能可以根據(jù)溫度是否超過設(shè)定的限制或是否在特定溫度范圍內(nèi)，向用戶發(fā)出警報。在警報模式下，設(shè)備會比較轉(zhuǎn)換結(jié)果與高、低限制寄存器中的值，當(dāng)溫度超出范圍時，會設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志，并通過警報引腳發(fā)出信號。在熱模式下，設(shè)備僅比較溫度是否超過高限制值，當(dāng)溫度超過高限制時，設(shè)置HIGH_Alert狀態(tài)標(biāo)志，當(dāng)溫度低于低限制時，清除該標(biāo)志。

3.6 編程

• EEPROM編程：TMP119具有用戶可編程的EEPROM，可用于存儲上電復(fù)位（POR）值，如高限制寄存器、低限制寄存器、轉(zhuǎn)換周期時間、平均模式、轉(zhuǎn)換模式、警報功能模式和警報極性等，還可以存儲四個16位的通用數(shù)據(jù)。為了防止意外編程，EEPROM默認(rèn)是鎖定的。編程時，需要先解鎖EEPROM，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入，編程完成后，需要發(fā)出通用調(diào)用復(fù)位命令，將編程數(shù)據(jù)加載到相應(yīng)的寄存器中，并自動鎖定EEPROM。
• 指針寄存器：8位的指針寄存器用于尋址給定的數(shù)據(jù)寄存器，復(fù)位值為00。
• I2C和SMBus接口：TMP119作為目標(biāo)設(shè)備，通過SDA和SCL引腳連接到兩線、SMBus和I2C接口兼容總線上。該接口支持快速（1kHz至400kHz）模式的傳輸協(xié)議，寄存器字節(jié)按最高有效字節(jié)優(yōu)先的順序發(fā)送。
• 總線概述：總線由控制器設(shè)備控制，控制器負(fù)責(zé)生成串行時鐘（SCL）、控制總線訪問以及生成START和STOP條件。
• 串行總線地址：TMP119具有一個地址引腳，允許在單總線上尋址多達(dá)四個設(shè)備。通過將ADD0引腳連接到GND、V+、SDA或SCL，可以設(shè)置不同的設(shè)備地址。
• 讀寫操作：用戶可以通過向指針寄存器寫入寄存器地址來訪問TMP119上的特定寄存器。讀取時，使用最后一次寫入操作存儲在指針寄存器中的值來確定要讀取的寄存器。
• 目標(biāo)模式操作：TMP119可以作為目標(biāo)接收器或目標(biāo)發(fā)射器。作為目標(biāo)接收器，控制器先發(fā)送目標(biāo)地址，然后發(fā)送指針寄存器，最后發(fā)送數(shù)據(jù)；作為目標(biāo)發(fā)射器，控制器發(fā)送目標(biāo)地址后，TMP119發(fā)送寄存器數(shù)據(jù)。
• SMBus警報功能：TMP119支持SMBus警報功能。當(dāng)警報引腳連接到SMBus警報信號且控制器檢測到警報條件時，控制器可以發(fā)送SMBus ALERT命令，TMP119會響應(yīng)并返回目標(biāo)地址，通過目標(biāo)地址的最低位指示警報是由溫度超過高限制還是低于低限制引起的。
• 通用調(diào)用復(fù)位功能：TMP119響應(yīng)兩線通用調(diào)用地址（0000 000），如果第二個字節(jié)為0000 0110，則將內(nèi)部寄存器復(fù)位為上電值。
• 超時功能：如果SCL線被控制器保持低電平或SDA線被TMP119保持低電平超過35ms（典型值），TMP119會復(fù)位串行接口，釋放SDA線并等待主機(jī)控制器的START條件。

4. 應(yīng)用與實現(xiàn)要點

4.1 應(yīng)用信息

TMP119可用于測量設(shè)備安裝位置的溫度，其可編程地址選項允許在單條串行總線上同時監(jiān)測多達(dá)四個位置的溫度。在解碼溫度數(shù)據(jù)時，可以使用C代碼將16位二進(jìn)制補碼格式的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實際溫度值。

4.2 典型應(yīng)用設(shè)計

• 設(shè)計要求：TMP119作為目標(biāo)設(shè)備，通過I2C兼容串行接口與主機(jī)通信。SDA和ALERT引腳需要上拉電阻，推薦值為5kΩ。建議在V+和GND之間連接一個0.1μF的旁路電容。ADD0引腳可用于選擇四個可能的唯一目標(biāo)ID地址。ALERT輸出引腳可連接到微控制器的中斷引腳，當(dāng)溫度超過可編程限制時觸發(fā)事件。
• 詳細(xì)設(shè)計過程
  • 噪聲和平均：在禁用平均功能時，設(shè)備的溫度采樣分布覆蓋約六個相鄰代碼，噪聲區(qū)域在全電源和全溫度范圍內(nèi)保持不變，標(biāo)準(zhǔn)偏差約為1 LSB。設(shè)備提供1、8、32或64次轉(zhuǎn)換的平均工具，8次采樣平均可以將內(nèi)部噪聲分布降低到理論最小值2 LSB。在噪聲較大的系統(tǒng)環(huán)境中，建議使用更高的平均次數(shù)。
  • 自熱效應(yīng)（SHE）：在ADC轉(zhuǎn)換過程中，TMP119會產(chǎn)生一定的功耗，從而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱。在進(jìn)行精確測量時，需要考慮自熱效應(yīng)。可以通過系統(tǒng)校準(zhǔn)、使用單次轉(zhuǎn)換模式、選擇合適的電源電壓、優(yōu)化PCB布局等方法來降低自熱效應(yīng)的影響。
  • 同步溫度測量：當(dāng)需要同時在四個不同位置進(jìn)行溫度測量時，可以通過觸發(fā)復(fù)位來實現(xiàn)同步采樣。將四個設(shè)備的控制寄存器設(shè)置為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式（CC），轉(zhuǎn)換周期時間為16s，然后通過總線通用調(diào)用復(fù)位命令觸發(fā)所有設(shè)備同時進(jìn)行溫度采樣。

4.3 電源供應(yīng)建議

TMP119的電源供應(yīng)范圍為1.7V至5.5V，需要在設(shè)備的電源和地引腳附近放置一個電源旁路電容，推薦值為100nF。對于噪聲較大或阻抗較高的電源，可能需要額外的去耦電容來抑制電源噪聲。

4.4 布局要點

• 布局指南：根據(jù)不同的應(yīng)用場景，如測量固體表面溫度、移動空氣溫度或靜止空氣溫度，需要采用不同的布局策略。例如，在測量固體表面溫度時，應(yīng)使用厚度最小的PCB，避免PCB彎曲，覆蓋底部銅平面，使用導(dǎo)熱膏等；在測量移動空氣溫度時，可使用較厚銅層的PCB，垂直放置PCB；在測量靜止空氣溫度時，應(yīng)減小電路板的熱質(zhì)量，進(jìn)行熱隔離等。
• 布局示例：提供了YBG封裝的布局建議，包括電源旁路電容、上拉電阻、過孔等的布局位置。

4.5 寄存器映射

TMP119具有多個寄存器，包括溫度結(jié)果寄存器、配置寄存器、高限制寄存器、低限制寄存器、EEPROM解鎖寄存器、EEPROM寄存器、溫度偏移寄存器和設(shè)備ID寄存器等。每個寄存器都有其特定的功能和操作方法，通過對這些寄存器的配置和操作，可以實現(xiàn)對TMP119的各種功能控制。

5. 總結(jié)

TMP119數(shù)字溫度傳感器以其高精度、低功耗、寬電源范圍、豐富的功能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子工程師在溫度監(jiān)測和控制方面提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和場景，合理配置TMP119的各項參數(shù)，優(yōu)化電路設(shè)計和布局，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。同時，要注意遵循相關(guān)的使用規(guī)范和注意事項，確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。你在使用TMP119過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。