探索LM83：一款功能強(qiáng)大的溫度傳感器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中，溫度監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。而一款好的溫度傳感器可以幫助我們精確捕捉溫度變化，預(yù)防過熱等問題，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。今天，我們就來詳細(xì)探討一下National Semiconductor公司推出的LM83數(shù)字溫度傳感器。

文件下載：lm83.pdf

一、LM83基本概述

LM83是一款具有2線串行接口的數(shù)字溫度傳感器，它采用Delta - Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字過溫檢測(cè)器，能夠精確測(cè)量三個(gè)遠(yuǎn)程二極管的電壓，進(jìn)而得到相應(yīng)的溫度。同時(shí)，它也能準(zhǔn)確測(cè)量自身的溫度，可用于監(jiān)測(cè)如Pentium II?處理器或二極管連接的2N3904等外部設(shè)備的溫度。只要芯片上有專用二極管（半導(dǎo)體結(jié)），任何ASIC的溫度都可以用LM83來檢測(cè)。主機(jī)可以通過SMBus接口隨時(shí)訪問LM83的寄存器。當(dāng)任何溫度超過可編程比較器的限制值T_CRIT時(shí)，T_CRIT_A輸出將被激活；當(dāng)任何溫度超過其相應(yīng)的可編程比較器HIGH限制值時(shí)，INT輸出將被激活。

二、產(chǎn)品特色

（一）多設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)

LM83能夠精確測(cè)量三個(gè)遠(yuǎn)程IC或二極管結(jié)的芯片溫度，還具備板載本地溫度傳感功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)部位溫度的全面監(jiān)測(cè)。

（二）兼容接口

支持SMBus和I2C兼容接口，并支持SMBus 1.1 TIMEOUT，方便與其他設(shè)備進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互。

（三）雙中斷輸出

擁有INT和T_CRIT_A兩個(gè)中斷輸出，能及時(shí)反饋溫度異常情況，便于系統(tǒng)采取相應(yīng)措施。

（四）數(shù)據(jù)讀取與分辨率

具備寄存器回讀功能，溫度數(shù)據(jù)采用7位加符號(hào)的格式，分辨率為1?C，能提供較為精確的溫度信息。

（五）多設(shè)備連接

通過兩個(gè)地址選擇引腳，允許在單條總線上連接9個(gè)LM83，滿足大規(guī)模系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)需求。

三、關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)

（一）電源相關(guān)

• 電源電壓：3.0V至3.6V，對(duì)電源要求較為合理，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 電源電流：最大為0.8mA，功耗較低。

  （二）溫度精度

• 本地溫度精度（含量化誤差）：在0?C至+85?C范圍內(nèi)，最大誤差±3.0?C。
• 遠(yuǎn)程二極管溫度精度（含量化誤差）：在+25?C至+100?C范圍內(nèi)，最大誤差±3?C；在0?C至+125?C范圍內(nèi)，最大誤差±4?C。

四、工作原理剖析

（一）溫度轉(zhuǎn)換順序

LM83按照特定順序?qū)ψ陨砑叭齻€(gè)遠(yuǎn)程二極管的溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，依次為本地溫度（LT）、遠(yuǎn)程二極管2（D2RT）、遠(yuǎn)程二極管1（D1RT）、遠(yuǎn)程二極管3（D3RT），整個(gè)循環(huán)轉(zhuǎn)換大約需要480ms，每個(gè)溫度的數(shù)字化處理約需120ms。

（二）輸出與比較機(jī)制

1. INT輸出和T_HIGH限制：每個(gè)溫度讀數(shù)（LT、D1RT、D2RT和D3RT）都對(duì)應(yīng)一個(gè)T_HIGH設(shè)定點(diǎn)寄存器。當(dāng)溫度讀數(shù)超過其HIGH設(shè)定點(diǎn)時(shí)，狀態(tài)寄存器中的相應(yīng)位會(huì)被置位，INT輸出將被激活。在完成溫度采樣約60ms后，INT輸出和狀態(tài)寄存器標(biāo)志會(huì)更新。當(dāng)包含置位位的狀態(tài)寄存器被讀取且溫度讀數(shù)小于或等于其對(duì)應(yīng)的HIGH設(shè)定點(diǎn)時(shí)，INT輸出將被停用。
2. T_CRIT_A輸出和T_CRIT限制：當(dāng)任何溫度讀數(shù)超過臨界溫度設(shè)定點(diǎn)寄存器（T_CRIT）中的預(yù)設(shè)限制時(shí)，T_CRIT_A輸出將被激活。通過讀取狀態(tài)寄存器，可以確定是哪個(gè)溫度超過了T_CRIT設(shè)定點(diǎn)，從而觸發(fā)了警報(bào)。只有在讀取狀態(tài)寄存器且溫度轉(zhuǎn)換低于T_CRIT設(shè)定點(diǎn)時(shí)，T_CRIT_A輸出和狀態(tài)寄存器標(biāo)志才會(huì)復(fù)位。

五、接口與數(shù)據(jù)格式

（一）SMBus接口

LM83作為SMBus上的從設(shè)備，SMBCLK線為輸入線，SMBData線為雙向線。它具有7位從地址，其中位4（A3）在芯片內(nèi)部硬連接為1，其余地址位由地址選擇引腳ADD1和ADD0的狀態(tài)控制，可通過將這些引腳連接到地（低電平，0）、VCC（高電平，1）或懸空（三態(tài)）來設(shè)置。

（二）溫度數(shù)據(jù)格式

溫度數(shù)據(jù)可以從本地和遠(yuǎn)程溫度、T_CRIT以及HIGH設(shè)定點(diǎn)寄存器中讀取，也可以寫入T_CRIT和HIGH設(shè)定點(diǎn)寄存器。溫度數(shù)據(jù)用8位二進(jìn)制補(bǔ)碼字節(jié)表示，最低有效位（LSB）等于1?C。

六、應(yīng)用建議

（一）硬件連接

在使用LM83時(shí)，要將0.1μF的電源旁路電容盡可能靠近VCC引腳放置，將推薦的2.2nF電容盡可能靠近D+和D - 引腳放置，并且要確保連接2.2nF電容的走線匹配。

（二）PCB布局

在布局PCB時(shí)，要遵循一系列原則來減少噪聲干擾。例如，將LM83放置在距離處理器二極管引腳10cm以內(nèi)，走線要盡可能直、短且相同；用GND護(hù)環(huán)包圍二極管走線，但不能將其置于D+和D - 線之間；避免將二極管走線靠近電源開關(guān)或?yàn)V波電感、高速數(shù)字和總線線路；如果必須交叉高速數(shù)字走線，要使它們成90度角；將LM83的GND引腳盡可能靠近與檢測(cè)二極管相關(guān)的處理器GND連接等。

七、總結(jié)

LM83憑借其多設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)能力、兼容的接口、豐富的輸出功能以及較高的溫度精度，在系統(tǒng)熱管理、計(jì)算機(jī)、電子測(cè)試設(shè)備、辦公電子和HVAC等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，合理利用其功能特點(diǎn)，并注意硬件連接和PCB布局等方面的要求，以充分發(fā)揮LM83的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)精確的溫度監(jiān)測(cè)和有效的熱管理。大家在使用LM83的過程中遇到過哪些有趣的問題或者有什么獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。