數(shù)字溫度傳感器LM86及其應(yīng)用

LM86是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的一款11位遠(yuǎn)程半導(dǎo)體數(shù)字溫度傳感器，具有雙線系統(tǒng)管理總線(SMBus)串行接口，能夠精確測(cè)量自身溫度及外部設(shè)備的溫度。芯片內(nèi)設(shè)一個(gè)半導(dǎo)體元件用于感應(yīng)芯片自身溫度(本地溫度)，遠(yuǎn)程傳感器為分立元件二極管或埋設(shè)在被測(cè)溫的IC內(nèi)的晶體管連接而成的二極管。只要放置一個(gè)專用二極管在目標(biāo)裸片，就可以使用LM86準(zhǔn)確測(cè)量任何ASIC的溫度。±0．75℃的準(zhǔn)確性是廠家針對(duì)移動(dòng)PentiumⅢ熱敏二極管的1．008典型非理想因素而設(shè)計(jì)的。

1 工作原理

1．1功能描述

LM86溫度傳感器把一個(gè)使用本地或遠(yuǎn)程二極管的基于溫度傳感器的 VBE變量與一個(gè)10位正ADC相結(jié)合(LM86的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示)。LM86與串行SMBus版本2．0雙線接口相兼容。數(shù)字比較器比較被測(cè)本地溫度(LT)與本地上限(LHS)、本地下限(LLS)和本地T CRIT(LCS)用戶編程溫度限制寄存器。被測(cè)遠(yuǎn)程溫度(RT)以數(shù)字量與遠(yuǎn)程上限(RHS)、遠(yuǎn)程下限(RLS)和遠(yuǎn)程T_CRIT(RCS)用戶編程溫度限制寄存器比較。A-LERT#輸出激活指示比較超出T CRIT或上下限寄存器中的預(yù)置值。T CRIT A#輸出通過(guò)內(nèi)部滯回比較器來(lái)響應(yīng)，滯回功能通過(guò)設(shè)置滯回寄存器(TH)的值來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)溫度低于T CRIT設(shè)置值時(shí)，T CRIT A#有效。當(dāng)遠(yuǎn)程溫度和本地溫度同時(shí)讀時(shí)，滯回寄存器會(huì)受影響。

LM86通過(guò)設(shè)置配置寄存器的位可處于低功耗模式。在這種模式下LM86的SMBus接口中所有不需要的電路都關(guān)閉。本地溫度和溫度上下限數(shù)據(jù)寄存器為8位。11位遠(yuǎn)程溫度數(shù)據(jù)是一個(gè)16位字。兩個(gè)偏移寄存器（RTOLB和RTOHB）用來(lái)補(bǔ)償非理想誤差。報(bào)導(dǎo)的遠(yuǎn)程溫度讀數(shù)通過(guò)對(duì)實(shí)際溫度加減偏移寄存器中的值來(lái)調(diào)整。

圖2 為L(zhǎng)M86接線圖，對(duì)于兩種封裝MSOP-8或SOIC-8具有同樣的管腳排列。管腳功能詳細(xì)說(shuō)明見表1。

1．2主要特點(diǎn)

LM86為單電源供電，直流3．0～3．6 V，典型供電電流0．8 mA。本地溫度精度為25～125℃±3．0℃。遠(yuǎn)程二極管溫度精度根據(jù)本地溫度的范圍值而有所不同。本地溫度為30℃時(shí)，遠(yuǎn)程溫度為80℃±0．75℃；本地溫度為30～50℃時(shí)，遠(yuǎn)程溫度在60～100℃士1．0℃之間；0～85℃的本地溫度所對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程溫度為25～125℃土3．O℃。

LM86的存儲(chǔ)溫度在一65～150℃之間。除此之外還有以下特點(diǎn)：

(1)精確傳感遠(yuǎn)程IC或二極管連接的裸片溫度；

(2)偏移寄存器允許精確傳感多種類型的二極管；

(3)本地溫度傳感；

(4)10位以上信號(hào)遠(yuǎn)程二極管溫度數(shù)據(jù)格式，0．125℃分辨率；

(5)與系統(tǒng)停機(jī)有用的T CRIT A#輸出；

(6)ALERT#輸出支持SMBus 2．0協(xié)議；

(7)SMBus 2．0兼容接口，支持TIMEOUT：

(8)8管腳MSOP和SOIC封裝。

2報(bào)警輸出(ALERRT#)

LM86的ALERT#管腳是一個(gè)低電平有效漏極開路報(bào)警輸出，由超出溫度限制寄存器所定義的極限溫度轉(zhuǎn)換所觸發(fā)，報(bào)警輸出的復(fù)位取決于所用的選擇方式。LM86的ALERT#輸出適用于3種不同的使用方式來(lái)最好地服務(wù)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者：作為溫度比較器，作為基于中斷標(biāo)志的溫度和作為SMBus報(bào)警系統(tǒng)的一部分。每個(gè)溫度讀數(shù)，本地溫度和遠(yuǎn)程溫度(LT和RT)與一個(gè)T CRIT溫度限制寄存器(LCS，RCS)相關(guān)，一個(gè)上限溫度限制寄存器(LHS和RHS)和一個(gè)下限溫度限制寄存器(LLS和RLS)。在每個(gè)溫度讀數(shù)結(jié)束后，數(shù)字比較器確定讀數(shù)是否高于他的上限溫度限制寄存器T CRIT設(shè)置值或低于他的下限設(shè)置值。如果這樣，狀態(tài)寄存器中的相應(yīng)的位被置位，任何超出極限的溫度轉(zhuǎn)換都會(huì)觸發(fā)報(bào)警。通常，配置寄存器中的報(bào)警屏敝位必須被清除以便來(lái)觸發(fā)所有模式的報(bào)警。

2．1 作為溫度比較的報(bào)警輸出

當(dāng)LM86接在一個(gè)不執(zhí)行中斷的系統(tǒng)中時(shí)，報(bào)警輸出能用作溫度比較器。在這種使用方式下，一旦觸發(fā)報(bào)警變低的條件不再存在，報(bào)警就解除。例如，如果報(bào)警輸出通過(guò)LT>LHS的比較被激活，當(dāng)這個(gè)條件不再是真時(shí)，報(bào)警將保持高。只要所有的寄存器都在初始化時(shí)配置好，這種模式允許不要軟件干預(yù)而實(shí)現(xiàn)操作。為了使報(bào)警能用作溫度比較器，過(guò)濾器(FILTER)和報(bào)警配置寄存器(xBF)中的DO位必須設(shè)置為高。
2．2 作為中斷的報(bào)警輸出

當(dāng)LM86用來(lái)觸發(fā)一個(gè)中斷服務(wù)程序時(shí)，ALERT#可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的中斷信號(hào)來(lái)完成。在這種系統(tǒng)中，ALERT#用于觸發(fā)一個(gè)中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序沒(méi)有完成之前或正在執(zhí)行中時(shí)，不希望中斷標(biāo)志被重復(fù)觸發(fā)。在狀態(tài)寄存器讀期間，如果狀態(tài)寄存器中除D7和D2以外的任何位被置位，LM86將把報(bào)警屏敝位置位，阻止進(jìn)一步的報(bào)警觸發(fā)，直到在中斷服務(wù)程序結(jié)束時(shí)主機(jī)發(fā)出復(fù)位指令使屏敝解除。

下面的步驟描述了一個(gè)使用ALERT#管腳作為中斷標(biāo)志的系統(tǒng)響應(yīng)：

(1)主機(jī)感應(yīng)到ALERT#為低；

(2)主機(jī)讀LM86狀態(tài)寄存器以確定引起報(bào)警的原因；

(3)LM86清除狀態(tài)寄存器，復(fù)位報(bào)警信號(hào)為高，設(shè)置報(bào)警屏敝位(配置寄存器的D7位)；

(4)主機(jī)關(guān)注引起報(bào)警的條件。風(fēng)扇被啟動(dòng)，溫度設(shè)置極限調(diào)整等；

(5)主機(jī)復(fù)位報(bào)警屏敝。

2．3 報(bào)警輸出作為一個(gè)SMBus報(bào)警

當(dāng)ALERT#被連接到一個(gè)或多個(gè)其他SMBus兼容器件的報(bào)警輸出并且連到主機(jī)上時(shí)，一條SMBus報(bào)警線被建立。在這種實(shí)現(xiàn)中，LM86的報(bào)警將被操作使用ARA(Alert Response Address)協(xié)議。用SMBus指標(biāo)2．O定義的SMBus 2．O ARA協(xié)議，是一個(gè)用來(lái)輔助主機(jī)分解哪部分產(chǎn)生一個(gè)中斷并盡可能不地阻斷系統(tǒng)去服務(wù)于那個(gè)中斷的程序。

ARA，000 1100，是一個(gè)通用的訪問(wèn)地址。沒(méi)有器件曾經(jīng)賦于這個(gè)地址。為了使LM86來(lái)響應(yīng)ARA命令，濾波器和報(bào)警配置寄存器(xBF)中的位DO(報(bào)警配置位)必須設(shè)置為低。通過(guò)設(shè)置配置寄存器的報(bào)警屏敝位D7可以解除報(bào)警輸出。

3 通訊方式

3．1 SMBus接口

LM86作為SMBus上的從站，所以SMBCLK線是輸入，SMBData線是雙向的。按照SMBus總線規(guī)格，LM86有一個(gè)7位從站地址。從A6到A0的所有位已被內(nèi)部編程，不能夠通過(guò)軟件或硬件來(lái)改變。這個(gè)完整的從站地址是：