MAX1253/54和MAX1153/54系統監測器是用于監測系統中多個溫度的低成本方案。本應用筆記解釋了如何在單端或差分配置中使用遙感二極管測量溫度，以及可能的誤差源。

傳統上，遠程溫度監測是通過熱敏電阻、熱電偶或溫度傳感器IC完成的。如果系統需要在多個位置進行溫度測量，則成本可能會迅速增加。MAX1253/1254和MAX1153/1154提供低成本方案，用于監測多個遠端溫度以及單個本地溫度。此外，這些器件提供自主報警功能，無需主機控制器進行任何交互，在超過用戶可編程上限或下限閾值時產生中斷，從而實現完全獨立的溫度監控。

這些IC器件可監測任意電壓和溫度，本文將重點介紹溫度監測，因此作為MAX1253/54和MAX1153/54數據資料的補充，該數據資料涵蓋了器件的所有功能。

基本二極管溫度測量

二極管或二極管連接的晶體管的正向電壓（V是） 在恒定電流下工作時，負溫度系數約為 2mV/°C，可用于測量遠端二極管的溫度。然而，V是二極管制造商之間甚至設備之間都可能有所不同，因此絕對溫度測量對于批量生產不切實際，因為每個傳感器都需要校準。補償 V 的替代技術是變化使用來自兩個已知電流的測量值來計算溫度。這種測量取決于比率，而不是絕對值，并且本質上更準確。MAX1253/1254和MAX1153/1154使用以下公式。

溫度 = (VHIGH - VLOW) × q/(n × k × ln(IHIGH/ILOW) (°K)

其中：

VHIGH= 高電流流動的傳感器二極管電壓 （I高)
VLOW= 低電流流動的傳感器二極管電壓 （I低)
q = 電子電荷 = 1.602。10-19庫侖
k = 玻爾茲曼常數 = 1.38。10-23J/K
n = 理想因子 = 1

為了使用這種方法進行溫度測量，該器件使用兩個獨立的恒流源執行兩次測量。I 之間的比率高和我低在工廠修剪。然后，器件使用上述公式計算溫度，并將結果寫入輸出寄存器（以°C為單位）。

有關理想性因數的更多信息，請參考Maxim應用筆記：“補償熱檢測二極管的理想因數和串聯電阻差”。

使用MAX1253/1254和MAX1153/54

MAX1253/MAX1254和MAX1153/54的溫度測量過程是全自動的。電流源和 V 的切換是測量在內部排序，無需用戶干預。得到的12位（MAX1253/1254）和10位（MAX1153/1153）2的補碼結果代表傳感器溫度，單位為攝氏度，1LSB = 0.125°C（12位）和1LSB = 0.5°C （10位）。

MAX1253/MAX1254和MAX1153/MAX1154支持單端和差溫測量，或兩者的任意組合。兩種測量類型的設計決策取決于所需的精度水平以及溫度傳感器的類型或數量。

圖1.連接差分和單端溫度傳感器。

單端模式每個通道需要較少的連接數量，因此實現更簡單，每個IC器件最多有8個監控溫度。實現很簡單，只需將二極管連接的晶體管的陽極連接到輸入通道，將陰極接地即可。

差模測量通過提供共模抑制來實現更高的精度，但只允許為每個IC器件監控四個單獨的溫度。將二極管連接的晶體管的陽極連接到偶數輸入通道，并將陰極連接到配置為差分測量的輸入對的奇數輸入通道。圖1顯示了二極管連接。請參考圖2和圖3，了解單端或差分傳感器的典型溫度誤差。

圖2.典型的A級溫度誤差。

圖3.典型的 B 級溫度誤差。

錯誤來源

由于與溫度測量相關的小信號，正確的布局技術對于最小化耦合到模擬輸入的噪聲非常重要。

對于單端測量，傳感器選擇遠離高電流返回路徑的接地連接，以避免引入由電路板/系統接地中的壓降引起的誤差，這是單端測量的主要缺點。要獲得更好的精度性能，可以使用星形配置的子系統接地或信號接地層。將陽極傳感器連接走線與電路板和系統噪聲源隔離;用接地線和接地層（如果可用）對其進行屏蔽，以防止由磁/電噪聲感應引起的溫度測量精度下降。

對于差分測量，兩條傳感器連接線以最小間距彼此平行運行。這將通過最小化兩條線路之間的差分噪聲來提高溫度測量精度，因為它們將同樣暴露于大多數噪聲源。為了進一步改善噪聲抑制，通過在接地層之間運行兩個傳感器連接（如果可用）來屏蔽它們。應盡可能減小 AIN（+） 和 AIN（-） 端子之間的電容。圖4顯示了進行差溫測量時該電容對模擬輸入的影響。一種連接選項是使用 RG-6 電纜，其電容為 50-75pF/M。這意味著該設備可以承受長達 4 米的此類電纜，而不會對性能產生重大影響。

圖4.外部傳感器電容的影響。

為了進一步降低噪聲，MAX1253/54和MAX1153/54具有片內平均功能，可實現。它可以編程為將結果平均從 1（無平均）到 2048 次。平均效應可將噪聲降低大約 1/sqrt（N） 倍數。

選擇遠程溫度傳感器

溫度檢測精度取決于是否具有高質量的二極管連接小信號晶體管作為傳感器。2N3904型器件的精度已經過實驗驗證。晶體管必須是具有低基極電阻的小信號類型。正向電流增益的嚴格規格（+50至+150）表明制造商具有良好的過程控制，并且器件具有一致的V是特性。還可以使用CPU板載傳感器和其他IC的板載溫度檢測設備。

審核編輯：郭婷