低功耗微处理系统温度监视器(图)
出处：kingpoo 发布于：2007-04-16 21:44:10
概述
ADM1021芯片由两通道数字温度计和温度报警器组成，可用于个人计算机或其他需要温度监控和管理的系统。该器件使用连接的PNP型测量诸如PenitumⅡ或类似的微处理器的芯片温度，也可以使用低功耗的非连接NPN/PNP型器件（如2N3904/2N3906）测量温度。由于采用了一种新颖的测量技术，抵消了基极和发射极间的电压，避免了所需的校准过程。第二测量通道接收外部温度的输出，用以监控器件及环境的温度,在台式电脑、笔记本式电脑、灵敏电池组、工业控制、遥控设备等方面应用广泛。
ADM1021芯片使用符合SMBus标准的双线串行接口进行连通，并可通过串行总线对温度极值的上下限进行设定。当片内或片外的温度越界时，引脚ALERT输出信号产生中断或SMBus报警。
：ADM1021芯片的各引脚功能如表1所列
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图：2使用片外温度传感器的电路连接图
图2显示了使用片外温度传感器的电路连接图。图中用一个衬底三极管作为片外传感器，用以监控微处理器的温度（应注意的是如果使用的是分立式三极管，其集电极不应接地而是要连接在基极上）。为了避免测量中对地噪声的干扰，传感器的负端接三极管后再与地连接，这是利用二极管的内部偏压特性。电容C1可被视为噪声滤波器，其平均值可取2200pF（但不要超过3000pF）。
为了测量ΔVbe可用一在I与N×I之间进行切换，其输出通过一个65kHz低通滤波器去除噪声。然后，经过削波漂移补偿放大器（chopper-stabilized amplifier）进行信号放大和波形整流，在经AD转换后以8位二进制补码形式输出。
片内温度传感器的信号处理过程与此相同。
2. 温度数据初始化
ADC的LSB（有效位，Least Significant Bit）与1℃相关，所以理论上ADC的测量范围是从-128℃到+127℃；但由于器件的转换率的限制，实际上其测量范围是从-65℃到+127℃。具体数据如表2所示。
3. 寄存器
ADM1021有9个寄存器，分别存储片内/片外温度测量的结果、片内/片外温度限定值的上限和下限以及器件的配置参数。表3给出了这些寄存器的具体说明。
ADM1021的寄存器有双重地址，其读地址和写地址不同，任何试图对读地址写操作或对写地址读操作都将导致非法错误。此外，寄存器中0Fh以上的地址保留用做出厂时测试使用或留待以后使用，不可以被写入。
4. 串行总线接口
ADM1021的控制是依靠串行总线完成的，ADM1021可以借此与从属部件器件相连，也可被主控器件控制。
5. 地址引脚
通常，每个SMBus器件有一个7位地址，当主控器件将地址通过总线送出后，从属器件会有所应答。ADM1021有两个地址引脚ADD0和ADD1可以选择使用，故几个ADM1021可以使用一条总线以避免其他器件的影响。由于地址引脚有接地、空接、与VDD相连三态可以选择，所以共有9种不同的可能地址。见表4所示。
6. 工作周期
串行总线上传输的数据以8位作为一个有效位，由7位地址位和1个R/W位组成。在SDATA为低后连续9个SCLK脉冲中执行一个写/读操作。在R/W为0时，主机向从属器件写入数据；在R/W为1时，主机从从属器件中读入数据。值得注意的是ADM1021的写地址和读地址不同，如果混淆两个地址会产生非法错误。
（1）写操作
ADM1021有两种写操作，一种是先向地址指针寄存器中写入准备写入的寄存器地址，在将数据写入这个选定的寄存器中。其时序图见所示。
另一种写操作是只向地址指针寄存器写入数据，其时序图见图4所示。
（2） 读操作
ADM1021的读操作与写操作类似，只是R/W为1，其时序图见所示。
应用设计
1. 应用电路
图6是ADM1021的典型应用电路，使用分立式三极管作传感器并使用双绞线屏蔽网与之相连，其中引脚SCLK、SDATA、ALERT在不使用时必须挂起。
引脚SCLK和SDATA可以通过接口直接与I/O控制器的SMBus相连，如的连接图所示。图中使用的I/O控制器是Intel PCI ISA IDE Xcelerator（PⅡX4）芯片8237 1AB。
2. 线路布局
D +、D-应相互靠近、平行布线，并需提供地线；在引脚VDD处连接0.1μF的旁路电容；在D+之后连接2200pF的输入滤波电容，这些都可以减少噪声对测量的影响。
：写操作1时序图
：写操作2时序图
图：5读操作时序图
由于ADM1021的片外传感器很敏感，所以在测量时应将可能的噪声减至少。在测量中尽可能将ADM1021与片外传感器靠近，注意远离诸如时钟信号发生器、数据/地址总线之类的信号源，此时距离可保持在4到8英寸。
过长的导线其串联的阻值会引起测量温度的偏差，大约1Ω串联阻值产生0.5℃的温差错误。
整个器件中要减少铜焊接的头的数量，以避免热电偶的影响。
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