十位數(shù)字溫度傳感器(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上十位數(shù)字溫度傳感器(AD7416 )和四通道、單通道ADC(AD7417/AD7418)1. 概述AD7416是有8個管腳的溫度監(jiān)測器。該溫度監(jiān)測器可通過多路復用器的0通道進行訪問。片上寄存器可編程控制極限溫度，當溫度超過極限時漏極開路溫度過熱指示器（OTI）處于工作狀態(tài)。AD7417和AD7418分別是10位，4通道和單通道的ADC，其片上溫度傳感器可用2.7V5.5V電壓供電。該裝置包含一個約15s的轉(zhuǎn)換器，5通道多路復用器，溫度傳感器，時鐘振蕩器，跟蹤-保持器和一個2.5V的參考電壓。1.1 AD7416/AD7417/AD7418的主要特點 10位ADC，轉(zhuǎn)換

2、時間15s和30s 單通道和4單通道模擬輸入 片上溫度傳感器測量范圍：-40+25 片上跟蹤-保持 溫度過熱指示 轉(zhuǎn)換結(jié)束自動掉電 供電電壓范圍：2.7V5.5V I2C兼容串口 串行總線地址允許八個AD7416/AD7417連接到一條總線上 AD7416可代替LM751.2 管腳說明AD7416管腳結(jié)構(gòu)如圖1所示，表1是其管腳功能說明。AD7417管腳結(jié)構(gòu)如圖2所示，表2是其管腳功能說明。AD7418管腳結(jié)構(gòu)如圖3所示，表3是其管腳功能說明。圖1 AD7416管腳結(jié)構(gòu)圖表1 AD7416管腳功能說明管腳號名稱說明1SDA數(shù)字I/O。雙向數(shù)據(jù)串行總線。2SCL數(shù)字輸入。串行總線時鐘。3OTI邏

3、輯輸出。當通道0（溫度傳感器）的轉(zhuǎn)換結(jié)果大于溫度過熱寄存器（OTR）的8位數(shù)時，溫度過熱指示器（OTI）置位。信號在連續(xù)讀操作結(jié)束時重置。漏極開路輸出。 4GND跟蹤-保持、比較器和電容DAC、數(shù)字電路的參考地。5A2數(shù)字輸入。串行總線地址的最高可編程位。6A1數(shù)字輸入。串行總線地址的中間可編程位。7A0數(shù)字輸入。串行總線地址的最低可編程位。8VDD正向供電電壓，2.7V5.5V。圖2 AD7417管腳結(jié)構(gòu)圖表2 AD7417管腳功能說明管腳號名稱說明1，16NC無連接。2SDA數(shù)字I/O，雙向數(shù)據(jù)串行總線。3SCL數(shù)字輸入，串行總線時鐘。4OTI邏輯輸出，當通道0（溫度傳感器）的轉(zhuǎn)換結(jié)果大于

4、溫度過熱寄存器（OTR）的8位數(shù)時，溫度過熱指示器（OTI）置位。信號在連續(xù)讀操作結(jié)束時重置。漏極開路輸出。5REFIN參考輸入，連接外部2.5V參考電壓。若使用片上參考，該引腳應該接地；如果連接了外部參考，應關(guān)閉內(nèi)部參考。6GND跟蹤-保持、比較器和電容DAC、數(shù)字電路的參考地。710AIN1到AIN4模擬輸入通道。AD7417有四個模擬輸入通道，且是單端輸入。輸入電壓在0V到VREF之間。11A2數(shù)字輸入。串行總線地址的最高可編程位。12A1數(shù)字輸入。串行總線地址的中間可編程位。13A0數(shù)字輸入。串行總線地址的最低可編程位。14VDD正向供電電壓，2.7V5.5V。15邏輯輸入信號，轉(zhuǎn)換開

5、始信號。信號的上升沿觸發(fā)器件上電，所需時間為4s。圖3 AD7418管腳結(jié)構(gòu)圖表3 AD7418管腳功能說明管腳號名稱說明1SDA數(shù)字I/O。雙向數(shù)據(jù)串連行總線。2SCL數(shù)字輸入。串行總線時鐘。3OTI邏輯輸出，當通道0（溫度傳感器）的轉(zhuǎn)換結(jié)果大于溫度過熱寄存器（OTR）的8位數(shù)時，溫度過熱指示器（OTI）置位。信號在連續(xù)讀操作結(jié)束時重置。漏極開路輸出。4GND跟蹤保持、比較器和電容DAC、數(shù)字電路的參考地。5AIN模擬輸入通道。單端輸入，輸入電壓在0V到VREF之間。6REFIN參考輸入，連接外部2.5V參考電壓。若使用片上參考，該引腳應該接地；如果連接了外部參考，應關(guān)閉內(nèi)部參考。7VDD正

6、向供電電壓，2.7V5.5V。8邏輯輸入信號，轉(zhuǎn)換開始信號。信號的上升沿觸發(fā)器件上電，所需時間為4s。2. 工作原理 AD7416/AD7417/AD7418功能模塊圖分別如圖4、圖5、圖6所示。圖4 AD7416功能模塊圖圖5 AD7417功能模塊圖圖6 AD7418功能模塊圖2.1 ADC轉(zhuǎn)換 通過給輸入一個脈沖信號來觸發(fā)AD7417/AD7418轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時鐘是內(nèi)部產(chǎn)生的不需要外部時鐘，除非從串口讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)到串口。片上跟蹤-保持部分在信號的下降沿由跟蹤模式轉(zhuǎn)變?yōu)楸３帜Ｊ?。在自動轉(zhuǎn)換模式下當AD7416/AD7417/AD7418進行讀寫操作時開始轉(zhuǎn)換。在這種情況下，內(nèi)部時鐘振蕩器在讀

7、或?qū)懖僮鹘Y(jié)束時置位。讀寫操作完成并開始轉(zhuǎn)換后，從跟蹤模式到保持模式的轉(zhuǎn)變需要3s。15s或30s后得到轉(zhuǎn)換結(jié)果，這要看選擇的是模擬輸入通道還是溫度傳感器。AD7417/AD7418跟蹤-保持的獲得時間是400ns。 選擇片上的0通道進行溫度測量和轉(zhuǎn)換。完全轉(zhuǎn)換需要30s。所有未用的模擬輸入端應該接地使功耗達到最低。2.2 溫度測量 AD7416/AD7417/AD7418溫度測量方法是在不同的電流下測量當前VBE的變化。如圖7所示。VBE=KT/ln(N)式中，K是波爾茲曼常數(shù)，q 是電子電荷（1.6×1019庫侖），T是絕對溫度，N是電流比。圖7 溫度測量電路 圖中，為測量VBE，

8、操作電流在I和N×I之間轉(zhuǎn)換。所得波形通過一個穩(wěn)定的斬波放大器得到與VBE成比例的直流電壓。該電壓通過ADC后以溫度的形式輸出。ADC的精度是0.25，理論上能測量的溫度跨度為255，能保證的測量范圍是-40+125。轉(zhuǎn)換結(jié)果作為16位數(shù)存到溫度值寄存器中。 溫度轉(zhuǎn)換公式用溫度值寄存器的高10位來表示：1. 正溫度=ADC編碼/42. 負溫度=(ADC編碼*-512)/4*MSB從ADC編碼中刪除。2.3 內(nèi)部寄存器 AD7417/AD7418有7個內(nèi)部寄存器，如圖8所示。包括6個數(shù)據(jù)寄存器和1個地址指針寄存器。AD7416有5個內(nèi)部寄存器（缺少ADC和一個結(jié)構(gòu)寄存器）。2.3.1

9、地址指針寄存器 地址指針寄存器是8位的，存貯數(shù)據(jù)寄存器的地址。每個連續(xù)寫操作的第一個字節(jié)是數(shù)據(jù)寄存器的地址，存貯在地址指針寄存器中。該寄存器的最后三位進行數(shù)據(jù)寄存器的選擇。如表4所示。表5為寄存器地址。表4 地址指針寄存器P7*P6*P5*P4*P3*P2P1P000000寄存器選擇*P3到P7必須置零。表5 寄存器地址P2P1P0寄存器000溫度值（只讀）001結(jié)構(gòu)寄存器（讀/寫）010THYST （讀/寫）011TOTI100ADC（AD7417/AD7418）101結(jié)構(gòu)寄存器2（AD7417/AD7418）地址指針寄存器（為讀/寫操作選 擇數(shù)據(jù)寄存器）溫度值寄存器（只讀地址00h）結(jié)構(gòu)寄

10、存器（讀/寫地址01h）THYST設定值寄存器（讀/寫地址02h） TOTI設定值寄存器（讀/寫地址03h）ADC寄存器2（讀/寫地址04h）結(jié)構(gòu)寄存器（讀/寫地址05h）串行總線接口地址數(shù)據(jù) SDASCL圖8 AD7417/AD7418內(nèi)部寄存器結(jié)構(gòu)圖2.3.2 溫度值寄存器（地址00h） 溫度值寄存器是16位只讀寄存器，前10位存貯從ADC中讀取的溫度。第5位到第1位不用。如表6所示。表6 溫度值寄存器D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6MSBB8B7B6B5B4B3B2B1B0溫度數(shù)據(jù)形式如表7所示。ADC理論范圍從-128到+127，但是實際上，溫度測量范圍受器件的操作

11、溫度限制。表7 溫度數(shù)據(jù)形式溫度數(shù)字輸出-12810 0000 0000-12510 0000 1100-10010 0111 0000-7510 1101 0100-5011 0011 1000-2511 1001 1100-0.2511 1111 1111000 0000 0000+0.2500 0000 0001+1000 0010 1000+2500 0110 0100+5000 1100 1000+7501 0010 1100+10001 1001 0000+12501 1111 0100+12701 1111 11002.3.3 結(jié)構(gòu)寄存器（地址01h） 結(jié)構(gòu)寄存器是8位，讀/寫寄

12、存器用于設置AD7418/AD7417/AD7418的操作模式。D7到D5位控制通道選擇，如表8所示。對AD7416來說，這些位應該全設為0。D4和D3用來設置出錯隊列的長度。D2設置OTI輸出，D1選擇比較器或操作中斷模式，D0=1選擇停止模式（默認值D0=0）。表8 結(jié)構(gòu)寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0通道選擇出錯隊列OTI極性比較/中斷停止AD7416只有一個溫度通道，AD7417有4個模擬輸入通道和一個溫度通道，AD7418有一個溫度通道和一個模擬輸入通道。他們的溫度通道都是CH0。AD7418的模擬輸入通道是CH4。表9是通道選擇列表，表10是出錯隊列設置。表9 通道選擇D7D

13、6D5通道選擇000溫度傳感器001AIN1 （AD7417）010AIN2 （AD7417）011AIN3 （AD7417）100AIN4 （AD7417和AD7418）表10 出錯隊列設置D4D3出錯數(shù)001（上電默認）0121041162.3.4 THYST 設定值寄存器（地址02h） THYST 設定值寄存器是16位，讀/寫寄存器高9位存儲THYST 的設定值，相當于溫度值寄存器的高9位，位6到位0位無用。2.3.5 TOTI 設定值寄存器（地址03h） TOTI 設定值寄存器是16位的，讀/寫寄存器的高9位存儲TOTI 的設定值，相當于溫度值寄存器高9位，位6到位0無用。設定值寄存器

14、如表11所示。表11 設定值寄存器D15D14D13D12D11D10D9D8D7MSBB7B6B5B4B3B2B1LSB2.3.6 ADC值寄存器（地址04h） ADC值寄存器是16位只讀寄存器，高10位存儲ADC二進制值。位5到位0無用。表12是ADC值寄存器的高10位，包括ADC轉(zhuǎn)換請求。表12 ADC值寄存器D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6MSBB8B7B6B5B4B3B2B1LSBADC轉(zhuǎn)換功能：LSB整數(shù)（如1LSB、2LSB等）時進行編碼轉(zhuǎn)換。1LSB=VREF/1024。AD7417和AD7418的理論轉(zhuǎn)換特性見圖9。圖9 AD7417和AD7418的理論轉(zhuǎn)

15、換特性2.3.7 結(jié)構(gòu)寄存器2（地址05h） AD7417和AD7418的第二個結(jié)構(gòu)寄存器包含CONVST。它是8位的寄存器，D5到D0為零，D7決定AD7417/AD7418是否處于默認模式下（D7=0），每355s轉(zhuǎn)換一次，或者在管腳模式下（D7=1）進行轉(zhuǎn)換。位6包含測試位 1。當該位是0時，激活I(lǐng)2C濾波器（默認），是1則不激活。表10 結(jié)構(gòu)寄存器2D7D6D5D4D3D2D1D0轉(zhuǎn)換模式Test10000002.4 串行總線地址 AD7416/AD7417/AD7418有7位串口地址，AD7416高4位設為1001，AD7417設為0101，低3位可以通過把A2和A0連接到VDD 或

16、GND來設置。通過設置不同的地址，最多可將8個 AD7417/AD7418連接到一條總線上，地址的選擇要避免和總線上其他的器件的地址發(fā)生沖突。AD7418的地址高4位設置為0101，低3位全設置為0。3. 應用3.1 風扇控制 圖10所示是簡單的風扇控制器，當溫度超過80時開啟風扇，當溫度低于75時關(guān)閉風扇。AD7416可以單獨使用，如果需要觸發(fā)不同溫度也可以和串行總線接口一起使用。如果AD7416和總線接口一起使用，OTI高電平有效，Q1和R1忽略，OTI直接連接到帶有上拉電阻R2的Q2門。圖10 AD7416作為風扇控制器使用3.2 自動調(diào)溫器 圖11是AD7416作為自動調(diào)溫器使用時的電路圖。當溫度降到THYST以下時，加熱器啟動；當溫度升到TOTI以上時，加熱器停止工作。OTI輸出低電平有效。圖11 自動調(diào)溫電路圖3.3 多路復用系統(tǒng)AD7418使用者可以對AD7