傳統(tǒng)的溫度傳感器只能提供模擬輸出，如：電熱調(diào)節(jié)器、RTDs、熱電偶以及后來出現(xiàn)的硅溫度傳感器。而在大多數(shù)應(yīng)用中，這些模擬輸出的溫度傳感器的輸出端需要配置一個比較器、ADC或放大器，以產(chǎn)生有效的信號輸出。
隨著集成工藝的發(fā)展，溫度傳感器和數(shù)字接口已能夠集成在單片IC內(nèi)，這些IC被應(yīng)用于多種產(chǎn)品，從最簡單的溫度開關(guān)（當(dāng)達(dá)到或超過特殊的溫度門限時產(chǎn)生信號）到那些可編程溫度報警以及提供遠(yuǎn)程和本地溫度數(shù)字量的復(fù)雜功能器件，目前的傳感器并不是簡單地在模擬輸出和數(shù)字輸出之間來選擇，而是具有多種選擇類型，以滿足各種系統(tǒng)的需要。
1、溫度傳感器的分類
圖1列出了四種類型的溫度傳感器。圖1（a）是理想的模擬輸出傳感器，它的輸出電壓是溫度的線性函數(shù)。圖1（b）是帶數(shù)字I/O的傳感器，它可以直接連接到微控制器，溫度以數(shù)字形式通過串行總線注入微控制器。在同一總線上，控制指令可以從微處理器傳送給溫度傳感器，通常用來設(shè)置與ALERT數(shù)字輸出相對應(yīng)的溫度門限值。當(dāng)超過溫度門限值時，“ALERT”將中斷微控制器或提供風(fēng)扇控制。圖1（c）是增強(qiáng)型模擬傳感器。“增強(qiáng)型模擬”傳感器具備各種類型的數(shù)字輸出。當(dāng)超出特殊溫度的時候，數(shù)字輸出開關(guān)的狀態(tài)即發(fā)生改變。“增強(qiáng)”只是在模擬溫度傳感器的基礎(chǔ)上增加了比較器和電壓基準(zhǔn)。其它結(jié)構(gòu)的“增強(qiáng)型模擬”溫度傳感器也可將溫度轉(zhuǎn)換為延遲時間或用方波的周期或頻率表示。圖1（d）為比較復(fù)雜的集成溫 度傳感器即系統(tǒng)監(jiān)控器。該類芯片除了能提供數(shù)字I/O接口功能之外，還可監(jiān)控系統(tǒng)電源電壓、提供過壓和欠壓報警、通過I/O總線設(shè)置報警域值等，有時也包含風(fēng)扇監(jiān)控和控制功能。
2、模擬輸出溫度傳感器
電熱調(diào)節(jié)器和硅溫度傳感器被廣泛地使用在模擬輸出溫度傳感器中。圖2說明了電壓和溫度成線性關(guān)系的必要性，與電熱調(diào)節(jié)器相比，硅溫度傳感器是更好的選擇，但在比較狹窄的溫度范圍內(nèi)，電熱調(diào)節(jié)器也能提供合理的線性度和靈敏度。
硅溫度傳感器可以有不同的輸出刻度和偏移量。例如，有些硅傳感器的傳輸函數(shù)正比于絕對溫度K，有些則正比于攝氏溫度℃或華氏溫度。一些正比于攝氏溫度的芯片在使用單電源電壓時也能用于檢測負(fù)溫。
在大多數(shù)應(yīng)用中，這些器件的輸出被送至比較器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。然而盡管需要附加器件，電熱調(diào)節(jié)器和硅溫度傳感器以它的低價格和使用簡單的優(yōu)勢繼續(xù)為大眾所采用。
3、數(shù)字I/O溫度傳感器
大約五年以前，一種新的溫度傳感器類型被引進(jìn)。這些器件包含數(shù)字接口，允許和微控制器通信，這些接口通常采用I2C或SMBus串行總線，SPI也是一種通用的總線方式。除了將溫度送至微控制器之外，接口也可以從微控制器接收指令，通常是設(shè)置溫度檢測門限，如果溫度超出檢測門限，溫度傳感器將激活數(shù)字信號以中斷微控制器，進(jìn)而由微控制器進(jìn)一步調(diào)整風(fēng)扇速度或減慢微處理器速度，從而使溫度處于正常范圍。
這種類型的器件具備不同特點(diǎn)，目前常用的有遠(yuǎn)程溫度傳感器。圖3是一個用戶可編程的溫度傳感器通過遠(yuǎn)程CPU的內(nèi)部PN結(jié)來監(jiān)控CPU溫度的CPU監(jiān)控電路。多數(shù)高性能CPU需要通過遠(yuǎn)程溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)測，CPU內(nèi)部包括用于溫度測量的晶體管。對于不帶有內(nèi)置晶體管的系統(tǒng)，利用一個分立的晶體管可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能。在圖3電路中，當(dāng)測量 溫度超出任何一個高溫或者低溫門限值時，MAX1618即產(chǎn)生中斷信號，溫度門限值通過SMBus總線經(jīng)CPU傳送給MAX161。在圖4電路中，MAX1668可以同時監(jiān)控四個P-N結(jié)和其自身的溫度。因?yàn)镸AX1668功耗很低，因此它的內(nèi)部溫度接近于環(huán)境溫度。測量環(huán)境溫度可以給系統(tǒng)提供一個風(fēng)扇是否正常運(yùn)行的狀態(tài)指示。
利用圖5所示電路可以監(jiān)控遠(yuǎn)程溫度以控制風(fēng)扇。使用它可以選擇兩種風(fēng)扇控制方式。即PWM方式和線性控制方式，在PWM方式下，微控制器用來控制風(fēng)扇速度以作為測量溫度的函數(shù)，它是通過改變送給風(fēng)扇信號的占空比來實(shí)現(xiàn)的。這種方式的風(fēng)扇控制比線性控制方式能節(jié)省大量的功率消耗。因?yàn)橛行╋L(fēng)扇采用PWM信號控制時會產(chǎn)生噪聲，而線性控制方式則沒有，因此可根據(jù)系統(tǒng)需要選擇控制方式。MAX16690還可提供ALERT報警信號，當(dāng)溫度超出設(shè)定值時中斷微控制器。另外，通過OVERT輸出端還可提供一個安全控制模式，ALERT信號將失去作用，此時，當(dāng)溫度上升超出規(guī)定的門限時，OVERT將變?yōu)橛行В@時，它可以不通過微控制器而直接控制電路的動作，如直接關(guān)閉系統(tǒng)電源以防止系統(tǒng)損壞等。
數(shù)字I/O類的集成溫度傳感器普遍應(yīng)用在服務(wù)器、電池組和硬盤驅(qū)動器中。為嗇服務(wù)器的可靠性往往需要監(jiān)控許多點(diǎn)的溫度：如母板，CPU內(nèi)核、圖像加速器和硬盤驅(qū)動器等其它發(fā)熱組件。硬盤驅(qū)動器的讀錯誤在溫度達(dá)到極限時會大大增加，同時，硬盤的平均無故障時間通過溫度控制也可以有效的改善。通過在系統(tǒng)內(nèi)部測量溫度還能控制馬達(dá)的速度，以提高其可靠性和性能。為保證電池組的安全使用，通常也會將溫度傳感器與電池組安裝在一起，以優(yōu)化充電并延長電池壽命。
