深入了解LM70：高性能數(shù)字溫度傳感器的應(yīng)用與特性

在電子設(shè)備的設(shè)計中，溫度監(jiān)測是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天，我們就來詳細探討一款來自德州儀器（TI）的溫度傳感器——LM70。

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一、LM70概述

LM70是一款具備SPI和MICROWIRE兼容接口的溫度傳感器，采用Delta - Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，提供VSSOP - 8和WSON - 8兩種封裝形式，節(jié)省空間的同時還獲得了UL認證。它具有0.25°C的溫度分辨率，支持關(guān)機模式以降低功耗，適用于多種應(yīng)用場景。

二、關(guān)鍵特性

2.1 高精度與高分辨率

LM70擁有0.25°C的溫度分辨率，能精準(zhǔn)地感知溫度變化。在不同的溫度區(qū)間，其溫度精度也有所不同：在?40°C至85°C范圍內(nèi)，最大誤差為±2°C；在?10°C至65°C范圍內(nèi)，誤差為 +1.5/?2°C；在?55°C至125°C和?55°C至150°C范圍內(nèi)，誤差分別為 +3/?2°C和 +3.5/?2°C。如此高精度的測量，使得它在對溫度要求嚴格的應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色。比如在一些需要精確溫控的電子設(shè)備中，它能及時反饋溫度信息，確保設(shè)備穩(wěn)定運行。

2.2 低功耗設(shè)計

LM70具備關(guān)機模式，在關(guān)機狀態(tài)下，典型供電電流僅為12μA，大大降低了功耗。這對于那些需要長時間運行且對功耗敏感的設(shè)備來說非常重要，例如一些便攜式設(shè)備或電池供電的系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)，適時開啟關(guān)機模式，以延長設(shè)備的續(xù)航時間。

2.3 寬電壓范圍與接口兼容性

其供電電壓范圍為2.65V至5.5V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。同時，它支持SPI和MICROWIRE總線接口，方便與常見的微控制器和處理器進行通信。這種兼容性使得LM70可以輕松集成到各種系統(tǒng)中，減少了設(shè)計的復(fù)雜性。

三、引腳說明

在實際設(shè)計中，我們需要根據(jù)引腳的功能和典型連接方式，合理布局電路板，確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

四、電氣特性

4.1 絕對最大額定值

了解LM70的絕對最大額定值對于保護器件至關(guān)重要。其供電電壓范圍為?0.3V至6.0V，任何引腳的電壓范圍為?0.3V至V + + 0.3V，輸入電流限制為5mA（單引腳），封裝輸入電流最大為20mA。此外，它的存儲溫度范圍為?65°C至 +150°C，不同封裝形式的焊接溫度也有相應(yīng)要求，如VSSOP - 8和WSON - 8封裝的氣相焊接（60秒）溫度為215°C，紅外焊接（15秒）溫度為220°C。在使用過程中，我們必須嚴格遵守這些額定值，避免器件損壞。

4.2 邏輯電氣特性

LM70的邏輯電氣特性包括輸入輸出電壓、電流、輸入電容等參數(shù)。例如，邏輯“1”輸入電壓最小值為V + × 0.7，最大值為V + + 0.3；邏輯“0”輸入電壓最小值為?0.3V，最大值為V + × 0.3。這些參數(shù)影響著器件與其他電路的兼容性和信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。在設(shè)計電路時，我們需要根據(jù)這些特性來選擇合適的外圍電路元件，確保信號的正確傳輸。

五、工作模式與通信

5.1 上電與掉電

LM70上電后默認處于連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，但在首次溫度轉(zhuǎn)換完成前，會輸出錯誤代碼。當(dāng)供電電壓低于約1.6V時，器件被視為掉電；當(dāng)電壓上升超過1.6V的上電閾值時，內(nèi)部寄存器會復(fù)位到上電默認狀態(tài)。這一特性要求我們在設(shè)計電源電路時，要確保電源的穩(wěn)定性，避免因電壓波動導(dǎo)致器件工作異常。

5.2 串行總線接口

LM70作為從設(shè)備，與SPI或MICROWIRE總線規(guī)范兼容。數(shù)據(jù)在串行時鐘（SC）的下降沿輸出，上升沿輸入。一次完整的收發(fā)通信由32個串行時鐘周期組成，前16個時鐘周期為發(fā)送階段，后16個為接收階段。在發(fā)送階段，當(dāng)14位數(shù)據(jù)（1個符號位、10個溫度位和3個高位）發(fā)送完畢后，SI/O線將進入三態(tài)。在接收階段，LM70會在串行時鐘的上升沿讀取SI/O線上的數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)存儲到8位移位寄存器中。通過發(fā)送特定的代碼，我們可以控制LM70的工作模式，如發(fā)送“FF”十六進制代碼可使器件進入關(guān)機模式。

六、溫度數(shù)據(jù)格式

LM70的溫度數(shù)據(jù)以11位二進制補碼形式表示，最低有效位（LSB）等于0.25°C。例如，+150°C對應(yīng)的數(shù)字輸出二進制為0100 1011 0001 1111（十六進制為4B 1Fh），?25°C對應(yīng)的二進制為1111 0011 1001 1111（十六進制為F3 9Fh）。這種數(shù)據(jù)格式方便我們進行溫度的計算和處理。在實際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)需要讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)位來判斷溫度狀態(tài)，提高處理效率。

七、應(yīng)用提示與典型應(yīng)用

7.1 應(yīng)用提示

在使用LM70測量溫度時，要注意它測量的是自身芯片的溫度。芯片與外界的最佳熱傳導(dǎo)路徑是通過引腳，特別是VSSOP - 8封裝中的接地引腳，對芯片溫度影響最大。因此，LM70能夠準(zhǔn)確測量其安裝的印刷電路板的溫度。但如果環(huán)境空氣溫度與電路板溫度差異較大，會對測量結(jié)果產(chǎn)生一定影響。在一些特殊應(yīng)用場景，如探頭式應(yīng)用中，需要將LM70安裝在密封金屬管內(nèi)，并確保其與外界的絕緣和干燥，防止漏電和腐蝕。

7.2 典型應(yīng)用

LM70適用于多種場景，如系統(tǒng)熱管理、個人電腦、磁盤驅(qū)動器、辦公電子設(shè)備和電子測試設(shè)備等。在一些典型的應(yīng)用電路中，我們可以看到它與不同的微控制器（如COP8SA、Intel 196、68HC11等）進行接口，實現(xiàn)溫度的監(jiān)測和控制。例如，在使用Intel 196處理器的溫度監(jiān)測電路中，LM70通過SPI接口與處理器通信，將溫度數(shù)據(jù)傳輸給處理器，處理器根據(jù)溫度情況采取相應(yīng)的措施，如調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等。

八、總結(jié)

LM70作為一款高性能的數(shù)字溫度傳感器，具有高精度、低功耗、寬電壓范圍和接口兼容性強等優(yōu)點。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)其特性和應(yīng)用提示，合理設(shè)計電路，確保其正常工作。同時，要注意遵守器件的絕對最大額定值和電氣特性要求，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致器件損壞。你在使用LM70或其他溫度傳感器的過程中，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。