選擇溫度傳感產品也許看似小事一樁，但由于可用的產品多種多樣，因此這項任務可能令人頗感畏懼。在這篇文章中，筆者將介紹四種類型的溫度傳感器（電阻式溫度檢測器 （RTD）、熱電偶、熱敏電阻器以及具有數字和模擬接口的集成電路 （IC） 傳感器）并討論每種傳感器的優點與缺點。

從系統級的立足點來看，溫度傳感器是否適合您的應用將取決于所需的溫度范圍、準確度、線性度、解決方案成本、功能、功耗、解決方案尺寸、安裝法（表面貼裝法與通孔插裝法以及電路板外安裝法）還有必要支持電路的易設計程度。

RTD

當一邊測量RTD的電阻一邊改變它的溫度時，響應幾乎是線性的，表現得像一個電阻器。如圖1所示，該RTD的電阻曲線并非完全呈線性，而是有幾度的偏差（示出了一條用作參考的直線）—— 但卻是高度可預測并可復驗的。為了對這種輕微的非線性進行補償，大多數設計人員都會對測得的電阻值進行數字化處理，并使用微控制器內的查找表以便應用校正因子。這種寬溫度范圍（大約-250℃至+750℃）內的可復驗性和穩定性使RTD在高精度應用（包括在管道和大容器內測量液體或氣體的溫度）中極為有用。

用來處理RTD模擬信號的電路的復雜度基本上根據應用而變化。放大器和模數轉換器（ADC）等組件（這些組件會產生它們自己的誤差）是不可或缺的。只有當測量必要時才給傳感器供電 —— 通過該方法您也可實現低功耗運行，但這會使該電路復雜得多。而且，使傳感器通電所需的功率還會提高其內部的溫度，從而影響測量準確度。僅僅幾毫安的電流，這種自加熱效應就會產生溫度誤差（這些誤差是可糾正的，但需要進一步的斟酌考量）。另外，請謹記：線繞式鉑RTD或薄膜RTD的成本可能相當高，尤其當與IC傳感器的成本進行比較時。

熱敏電阻器

熱敏電阻器是另一種類型的電阻式傳感器。有多種多樣可用的熱敏電阻器，從物美價廉的產品到高精度產品，不一而足。低成本、低精度的熱敏電阻器可執行簡單的測量或閾值檢測功能 —— 這類電阻器需多個組件（如比較器、參考和分立式電阻器），但非常便宜，并具有非線性的電阻-溫度屬性，如圖2所示。如果您需要測量寬范圍的溫度，您將需進行大量的線性化處理工作。對幾個溫度點進行校準可能是必要的。為實現更高的精度，可用更昂貴且公差更緊的熱敏電阻陣列來幫助解決這種非線性難題，但這種陣列通常比單個熱敏電阻器靈敏度低。

因為多跳變點系統增加了復雜度和成本，所以低成本熱敏電阻器一般僅用于具有最少功能要求的應用，包括烤面包器、咖啡機、電冰箱和吹風機。此外，熱敏電阻器還會遭受自加熱問題的困擾（通常在較高溫度下，此時它們的電阻較低）。和RTD的情況一樣，尚未發現不能在低電源電壓下使用熱敏電阻器的根本原因 —— 但請記住，滿量程輸出越低，它根據模數轉換器（ADC）特性直接轉化成的系統靈敏度越低。小功率應用還需要提高電路復雜度，以便能對噪聲引起的誤差非常敏感。熱敏電阻器可在-100°C至+500°C的溫度范圍內運行，雖然大多數熱敏電阻器的額定最高工作溫度范圍是+100°C至+150°C。

熱電偶

熱電偶包括由不同材料制成的兩根電線的接點。例如，J型熱電偶是由鐵和康銅制成的。如圖3所示，接點1位于待測量的溫度處，而接點2和接點3則被置于用LM35模擬溫度傳感器測定的不同溫度處。輸出電壓與這兩個溫度值的差大致成比例。

圖3：將LM35用于熱電偶冷接點補償

因為熱電偶的靈敏度相當低（在每攝氏度幾十微伏的量級上），所以您將需要低偏移放大器來產生可用的輸出電壓。在熱電偶的工作范圍內，溫度至電壓傳遞函數中的非線性往往需要補償電路或查找表，正如RTD和熱電偶一樣。然而，盡管有這些缺點，熱電偶仍非常流行，尤其適用于烤箱、水加熱器、窯爐、測試設備和其它工業處理 —— 原因是熱電偶的熱質量很低且工作溫度范圍（工作溫度可擴展至2300℃以上）很寬泛。

IC傳感器

IC傳感器可在-55°C至+150°C的溫度范圍內工作 —— 精選的幾種IC傳感器工作溫度可高達+200°C。有各種類型的集成式IC傳感器，不過四種最常見的集成式IC傳感器當屬模擬輸出器件、數字接口器件、遠程溫度傳感器以及那些具有溫控器功能的集成式IC傳感器（溫度開關）。模擬輸出器件（一般是電壓輸出，但有些也具有電流輸出）在其需要ADC來對輸出信號進行數字化處理時最像無源解決方案。數字接口器件最常使用兩線接口（I2C或PMBus），并具有內置的ADC。

除了也包括一個局部溫度傳感器外，遠程溫度傳感器還具有一路或多路輸入以便監測遠程二極管溫度 —— 它們最常被置于高度集成的數字IC（例如，處理器或現場可編程門陣列【FPGA】）中。當達到溫度閾值時，溫控器可提供簡單的警報。

使用IC傳感器有許多好處，包括：功耗低；可提供小型封裝產品（有些尺寸小到0.8mm×0.8mm）；還可在某些應用中實現低器件成本。此外，由于IC傳感器在生產測試過程中都經過校準，因此沒有必要進一步校準。它們通常用于健身跟蹤應用、可佩戴式產品、計算系統、數據記錄器和汽車應用。

審核編輯 黃宇