數(shù)字溫度傳感器與傳統(tǒng)模擬溫度傳感器的區(qū)別

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）在各類傳感感測中溫度傳感的用途非常廣泛，此前，溫度傳感主要通過感測RTD、NTC或熱電偶之類的模擬元件來執(zhí)行溫度測量，而隨著物聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用場景崛起，在工業(yè)控制、消費類設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備上，數(shù)字溫度傳感器開始流行起來。

在這些新應(yīng)用場景中，通常要求傳感器在優(yōu)異的感測之外，能夠考慮易用性以及成本，無需額外電路來偏置感測組件或確定測量溫度的數(shù)字溫度傳感器正好契合這些需求，而且數(shù)字溫度傳感器不需要進(jìn)一步校準(zhǔn)或線性調(diào)校檢測信號即可得出可重復(fù)且可靠的結(jié)果。

傳統(tǒng)RTD、NTC與熱電偶模擬溫度傳感RTD電阻溫度檢測器，可以說是最穩(wěn)定、最精確的溫度測量方法，難點在于需要外部激勵，同時電路較為復(fù)雜且需要校準(zhǔn)，基本上是中溫范圍內(nèi)（＜500℃）是最先考慮的選擇。雖然RTD不能測量熱電偶那樣的高溫，但具有高線性度，且重復(fù)性較好。

NTC熱敏電阻由于其高靈敏度和高精度，已被很好地用于重視耐用性、可靠性和穩(wěn)定性的溫度測量。雖然熱敏電阻的材料很多，但與金屬等導(dǎo)體相比，NTC這類半導(dǎo)體電阻具有更容易加工、更小、更輕的優(yōu)點。此外，由于其響應(yīng)速度快，它同樣也適用于小直徑精密設(shè)備。雖然線性化程度很低，但其他的優(yōu)點也很明顯，在低成本且溫度范圍較低的應(yīng)用里無疑是很好的選擇。

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以K型熱電偶（由鎳鉻合金和鎳鋁金合金制成）為例，可用于測量超過1000℃的溫度。熱電偶堅固耐用，而且是自供電，加之成本不高，非常適用于不同測量范圍的應(yīng)用。但完整的熱電偶測溫系統(tǒng)需要冷端補償。

數(shù)字溫度傳感的高精度電子行業(yè)對精度的要求越來越高，溫度檢測也不例外。目前市面上有許多溫度檢測解決方案，可以看到每一種都有其優(yōu)缺點。數(shù)字溫度傳感器，線性度相對較高，而且精度遠(yuǎn)超其他方案。在數(shù)字溫度檢測領(lǐng)域，高分辨率和高精度的實現(xiàn)已經(jīng)不在話下。

數(shù)字溫度傳感器無需冷端溫度補償或線性化，可以提供模擬和數(shù)字輸出，且預(yù)先經(jīng)過校準(zhǔn)，就易用性來說相比其他模擬感測手段無疑是更便捷的。對于模擬溫度傳感器，需要校準(zhǔn)ADC 的增益和失調(diào)以實現(xiàn)所需的系統(tǒng)精度。由于系統(tǒng)溫度精度在很大程度上取決于ADC基準(zhǔn)誤差，因此數(shù)據(jù)表中的精度是無法確保的。數(shù)字傳感器無需校準(zhǔn)即可獲得數(shù)據(jù)表中保證的精度。雖然說溫度范圍有限是數(shù)字溫度傳感器沒法避免的短處，但在精度和分辨率都不斷攀升的發(fā)展下，這個短處也能讓人接受了。

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±0.1℃，在工業(yè)控制、醫(yī)療健康應(yīng)用里通常都需要器件達(dá)到這個高精度。起初，數(shù)字溫度傳感器一般都只能提供中等水平的測量精度。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前領(lǐng)先的數(shù)字溫度傳感IC廠商已經(jīng)能夠?qū)⑵骷木忍嵘健?.1℃，比如TI的TMP117，ADI的ADT7422，TE的TSYSO1等等。

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0.1℃的精度，是在一定范圍內(nèi)才能保持的，比如ADR7422在25℃至50℃溫度范圍內(nèi)才能確保精度為±0.1℃。如果需要運用到工業(yè)應(yīng)用中，廠商會做一些調(diào)整，會略微降低精度使其可用溫度范圍擴(kuò)大，一般在工業(yè)應(yīng)用中會做到±0.2℃的精度，以便溫度范圍擴(kuò)大到-10℃至85℃。

數(shù)字溫度傳感IC的精度很容易受到影響，采用極其精確的基準(zhǔn)電壓時，裸片上的壓力會破壞傳感器的精度，還有PCB熱膨脹、焊接等影響。在焊接之后器件仍能保持0.1℃的精度才稱得上是高精度。

小結(jié)與傳統(tǒng)模擬溫度傳感器相比，數(shù)字溫度傳感器的低成本和直接數(shù)字輸出是得天獨厚的優(yōu)勢。此前相對較差的絕對精度也在工藝的升級下追趕了上來，讓數(shù)字溫度傳感器直接通過數(shù)字接口提供了校準(zhǔn)的高精度溫度數(shù)據(jù)，這種準(zhǔn)確的，低成本的測溫方式滿足了越來越多的應(yīng)用和市場需求。