電子元器件開發和應用

鄭州鐵路職業技術學院 田亞芳

電子元器件開發和應用

鄭州鐵路職業技術學院 田亞芳

長期以來很多電子工作者，在工作上無法提高一個層次，往往徘徊很長時間找不到原因。其原因是對電子元器件在開發認識上存在誤區，在應用上不夠重視。電子元器件開發的應用是工程技術人員和工科教師提高自身素質的一種方法。筆者就最近看到智能溫度傳感器LM76的資料，結合自己的實踐經驗談談的粗淺認識，以供大家參考。

一、開發

1.資料的分析。由資料可以知道智能溫度傳感器（亦稱數字溫度傳感器）內部都包含溫度傳感器、A/D轉換器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產品還帶多路轉換器器（MUX）、中央控制器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU）；并且它是在硬件的基礎上通過軟件來實現測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發水平。典型產品有DS18B20、MAX6654、LM76等。

LM76是一個由高精度、12位信號輸出集成電路數字溫度傳感器、I2C串行總線接口和溫度窗口比較器組成的集成電路。在70℃～100℃和-10℃～+45℃的溫度范圍內，其窗口比較器的串行總線接口的精度為±1℃。在25℃時，LM76CHM的精度可達± 0.5℃。它的中斷輸出（INT）在溫度超過可編程窗口溫度時被激活，溫度超限警報輸出（T-CRIT-A）在溫度超過可編程的危險極限溫度（超過此溫度，會損壞LM76）時有效。

為了避免在溫控系統受到噪聲干擾時產生誤動作，LM76的內部，都設置了一個可編程的“故障排隊”計數器，專用于設定允許被測溫度值超過上、下限的次數。僅當被測溫度連續超過上限或低于下限的次數達到或超過所設定的次數n(n=1～4)時，才能觸發中斷端。若故障次數不滿足上述條件或故障不是連續發生的，故障計數器就復位而不會觸發中斷端。這意味著假定n=3時，那么偶然受到一次或兩次噪聲干擾，都不會影響溫控系統的正常工作。

LM76的主機可以對窗口的上限、下限和危險溫度極限進行編程，它的可編程遲滯特性與“故障排隊”能將誤報情況減至最少。LM76在系統通電后，首先處于一種缺省閾值狀態。其傳感器的缺省閾值為：遲滯溫度THYST=2℃，下限溫度TLOW=10℃，上限溫度THIGH=64℃，危險極限溫度TCRIT=80℃。

圖1 LM76的引腳排列

表1 LM76的管腳說明

2.弄清LM76的引腳功能及主要參數。

（1）LM76的引腳排列如圖1，各管腳的功能如表1。

（2）LM76的主要參數。電源電壓：3.3V或5V；電源電流：工作狀態時為250μA（典型），450μA（最大）；關閉狀態時為8μA（最大）；測溫精度：±0.5℃（25℃時的最大值）；-10℃～+45℃時為± 1.0℃（最大）；分辨率：0.0625℃。

3.了解LM76的內部結構。圖2所示為高精度測溫集成電路LM76的內部結構框圖，可以看出，LM76溫度傳感器包括一個帶隙型溫度傳感器、一個12位A/D和一個可由用戶設定上、下限值的數字比較器。當溫度位于TLOW和THIGH窗口外時，比較器激活INT線；當溫度超過TCRIT時，比較器激活T-CRIT-A線。這些工作線對工作模式和極性都是可編程的。

LM76作為從器件在串行總線上運行時，SCL線是輸入線，SDA線是雙向串行數據線。根據串行總線規范，LM76有一個7位受控地址，受控地址中的最高有效位設為“10010”，另外兩個最低有效位分配給管腳A0、A1，并通過A0、A1接地或接+Vs來置“0”或置“1”。完整的受控地址見表2。

表2 受控地址

二、應用舉例

LM76采用3.5V和5V電源，并具有串行總線接口，采用12位信號輸出，其最大測量范圍超過127℃，LM76的這些特點使得它可廣泛用于溫度控制系統、個人計算機保護、電子測試儀器、辦公設備以及生物醫學儀器等方面。

圖2 LM76的內部結構

LM76型智能溫度傳感器增加了溫度窗口比較器，非常適合設計一個符合ACPI先進配置與電源接口規范的溫控系統。圖3是一個滿足ACPI設計要求的典型應用電路。其中，LM76可以對選擇的溫度窗口進行編程，并且當溫度超過窗口極限時，LM76會對微處理器發出中斷信號，其內部識別標志能迅速判斷溫度是上升還是下降。當溫度超過極限溫度TCRIT時，LM76通過其硬件關閉電路實現與微處理的斷開。INT輸出與T-CRIT-A輸出是相互分開的，但可以通過線連接在一起。另外，T-CRIT-A可以通過二極管或門連接到INT線，這種方式可使T-CRIT-A進程激活INT線，但INT進程不能激活T-CRIT-A線，這在同時向微處理器和LM76的T-CRIT-A關閉電路報告的進程中是十分有用的。

這種系統具有完善的過熱保護功能，可用來監控筆記本電腦和服務器中CPU及主電路的溫度。微處理器最高可承受的工作溫度規定為80℃，臺式計算機一般為75℃，高檔筆記本電腦的專用CPU可達100℃。一旦CPU或者主電路的溫度超出所設定的上限、下限時，INT端立即使主機產生中斷，再通過電源控制器發出信號，迅速將主電源關斷起到保護作用。此外，當溫度超過CPU的極限溫度時，嚴重超過極限溫度（T.CRIT.A)也能直接關斷主電源，并且該端還可通過獨立的硬件關斷電路來切斷主電源，以防主電源控制失靈。

圖3 典型應用電路

圖4 與ACPI規范相對的溫度警報系統

圖4所示為與ACPI規范相對應的溫度報警關閉系統。該電路通過電源的輔助輸出來啟動LM76，進而達到關閉失效或過熱的計算機，以保護盡可能多的系統。