TMP03:  Датчик температуры с последовательным цифровым выходом

TMP03/TMP04 – это монолитные детекторы температуры, которые формируют модулированный последовательный цифровой сигнал, прямо пропорциональный температуре компонента. Внутренний датчик генерирует напряжение, точно пропорциональное абсолютной температуре, которое сравнивается с внутренним опорным напряжением и подается на прецизионный цифровой модулятор. Формат кодирования последовательного цифрового потока обеспечивает устойчивость к дрейфу тактового сигнала, который вызывает погрешности в большинстве стандартных методов модуляции, как, например, в преобразователях напряжения в частоту. Датчик обладает превосходной линейностью; полная погрешность составляет ±1.5°C (тип.) в диапазоне от -25°C до +100°C. Цифровой выход TMP04 совместим с КМОП/ТТЛ и обеспечивает простое подключение к последовательным портам большинства популярных микропроцессоров. Выход с открытым стоком TMP03 имеет нагрузочную способность по току 5 мА. TMP03 наиболее подходит для систем, в которых требуется применение гальванической развязки, например при помощи оптопар или изолирующих трансформаторов.

TMP03 и TMP04 работают с напряжениями питания в диапазоне от 4.5 В до 7 В. Потребляемый ток (в ненагруженном состоянии) при напряжении питания +5 В составляет менее 1.3 мА.

TMP03/TMP04 имеют рабочий температурный диапазон от -40°C до +100°C и выпускаются в недорогих корпусах для поверхностного монтажа TO-92, SO-8 и TSSOP-8. Рабочий температурный диапазон может быть расширен до +150°C при некотором ухудшении точности измерения.

TMP03/TMP04 – это полнофункциональные системы измерения температуры с цифровым выходом на одном кристалле. Интегрированный датчик, как и в малопотребляющем температурном контроллере TMP01, обеспечивает превосходные показатели погрешности и линейности во всем номинальном температурном диапазоне без применения пользовательской коррекции или калибровки.

Выходной сигнал датчика оцифровывается сигма-дельта модулятором первого порядка, другое название которого – аналого-цифровой преобразователь с “балансировкой заряда”. Преобразователь данного типа основан на принципе избыточной дискретизации во временной области и применении прецизионного компаратора, комбинация которых обеспечивает эффективное разрешение 12 бит при крайне компактной реализации схемы.

Базовый сигма-дельта модулятор включает входную схему выборки, сумматор, интегратор, компаратор и 1-разрядный ЦАП. Как и преобразователь напряжения в частоту, данная архитектура образует контур отрицательной обратной связи, который стремится минимизировать выходной сигнал интегратора путем изменения скважности выходного сигнала компаратора в ответ на изменения входного напряжения. Компаратор выполняет оцифровку выходного сигнала интегратора со скоростью гораздо выше частоты дискретизации входного сигнала (этот процесс называется избыточной дискретизацией). За счет этого шум квантования распределяется в полосе, намного превышающей полосу сигнала, что обеспечивает улучшение общего уровня шума и повышение точности.

Модулированный выходной сигнал компаратора кодируется аппаратной схемой (подана заявка на патент), которая выдает последовательный цифровой поток, состоящий из единиц и нулей. Этот поток может быть легко передан по одному проводу и декодирован любым микропроцессором для получения показаний в градусах Фаренгейта или Цельсия. Что более важно, данный метод кодирования позволяет практически полностью устранить основные погрешности, характерные для других методов модуляции, поскольку он не зависит от частоты тактового сигнала.