探索LM83：一款功能強大的溫度傳感器

在電子設備的設計和運行過程中，溫度監測至關重要。而一款好的溫度傳感器可以幫助我們精確捕捉溫度變化，預防過熱等問題，保障設備的穩定運行。今天，我們就來詳細探討一下National Semiconductor公司推出的LM83數字溫度傳感器。

文件下載：lm83.pdf

一、LM83基本概述

LM83是一款具有2線串行接口的數字溫度傳感器，它采用Delta - Sigma模數轉換器和數字過溫檢測器，能夠精確測量三個遠程二極管的電壓，進而得到相應的溫度。同時，它也能準確測量自身的溫度，可用于監測如Pentium II?處理器或二極管連接的2N3904等外部設備的溫度。只要芯片上有專用二極管（半導體結），任何ASIC的溫度都可以用LM83來檢測。主機可以通過SMBus接口隨時訪問LM83的寄存器。當任何溫度超過可編程比較器的限制值T_CRIT時，T_CRIT_A輸出將被激活；當任何溫度超過其相應的可編程比較器HIGH限制值時，INT輸出將被激活。

二、產品特色

（一）多設備溫度監測

LM83能夠精確測量三個遠程IC或二極管結的芯片溫度，還具備板載本地溫度傳感功能，實現了對多個部位溫度的全面監測。

（二）兼容接口

支持SMBus和I2C兼容接口，并支持SMBus 1.1 TIMEOUT，方便與其他設備進行通信和數據交互。

（三）雙中斷輸出

擁有INT和T_CRIT_A兩個中斷輸出，能及時反饋溫度異常情況，便于系統采取相應措施。

（四）數據讀取與分辨率

具備寄存器回讀功能，溫度數據采用7位加符號的格式，分辨率為1?C，能提供較為精確的溫度信息。

（五）多設備連接

通過兩個地址選擇引腳，允許在單條總線上連接9個LM83，滿足大規模系統的溫度監測需求。

三、關鍵規格參數

（一）電源相關

• 電源電壓：3.0V至3.6V，對電源要求較為合理，能適應多種電源環境。
• 電源電流：最大為0.8mA，功耗較低。

  （二）溫度精度

• 本地溫度精度（含量化誤差）：在0?C至+85?C范圍內，最大誤差±3.0?C。
• 遠程二極管溫度精度（含量化誤差）：在+25?C至+100?C范圍內，最大誤差±3?C；在0?C至+125?C范圍內，最大誤差±4?C。

四、工作原理剖析

（一）溫度轉換順序

LM83按照特定順序對自身及三個遠程二極管的溫度進行轉換，依次為本地溫度（LT）、遠程二極管2（D2RT）、遠程二極管1（D1RT）、遠程二極管3（D3RT），整個循環轉換大約需要480ms，每個溫度的數字化處理約需120ms。

（二）輸出與比較機制

1. INT輸出和T_HIGH限制：每個溫度讀數（LT、D1RT、D2RT和D3RT）都對應一個T_HIGH設定點寄存器。當溫度讀數超過其HIGH設定點時，狀態寄存器中的相應位會被置位，INT輸出將被激活。在完成溫度采樣約60ms后，INT輸出和狀態寄存器標志會更新。當包含置位位的狀態寄存器被讀取且溫度讀數小于或等于其對應的HIGH設定點時，INT輸出將被停用。
2. T_CRIT_A輸出和T_CRIT限制：當任何溫度讀數超過臨界溫度設定點寄存器（T_CRIT）中的預設限制時，T_CRIT_A輸出將被激活。通過讀取狀態寄存器，可以確定是哪個溫度超過了T_CRIT設定點，從而觸發了警報。只有在讀取狀態寄存器且溫度轉換低于T_CRIT設定點時，T_CRIT_A輸出和狀態寄存器標志才會復位。

五、接口與數據格式

（一）SMBus接口

LM83作為SMBus上的從設備，SMBCLK線為輸入線，SMBData線為雙向線。它具有7位從地址，其中位4（A3）在芯片內部硬連接為1，其余地址位由地址選擇引腳ADD1和ADD0的狀態控制，可通過將這些引腳連接到地（低電平，0）、VCC（高電平，1）或懸空（三態）來設置。

（二）溫度數據格式

溫度數據可以從本地和遠程溫度、T_CRIT以及HIGH設定點寄存器中讀取，也可以寫入T_CRIT和HIGH設定點寄存器。溫度數據用8位二進制補碼字節表示，最低有效位（LSB）等于1?C。

六、應用建議

（一）硬件連接

在使用LM83時，要將0.1μF的電源旁路電容盡可能靠近VCC引腳放置，將推薦的2.2nF電容盡可能靠近D+和D - 引腳放置，并且要確保連接2.2nF電容的走線匹配。

（二）PCB布局

在布局PCB時，要遵循一系列原則來減少噪聲干擾。例如，將LM83放置在距離處理器二極管引腳10cm以內，走線要盡可能直、短且相同；用GND護環包圍二極管走線，但不能將其置于D+和D - 線之間；避免將二極管走線靠近電源開關或濾波電感、高速數字和總線線路；如果必須交叉高速數字走線，要使它們成90度角；將LM83的GND引腳盡可能靠近與檢測二極管相關的處理器GND連接等。

七、總結

LM83憑借其多設備溫度監測能力、兼容的接口、豐富的輸出功能以及較高的溫度精度，在系統熱管理、計算機、電子測試設備、辦公電子和HVAC等領域都有著廣泛的應用前景。在實際設計中，電子工程師需要根據具體的應用場景，合理利用其功能特點，并注意硬件連接和PCB布局等方面的要求，以充分發揮LM83的優勢，實現精確的溫度監測和有效的熱管理。大家在使用LM83的過程中遇到過哪些有趣的問題或者有什么獨特的經驗呢？歡迎在評論區分享交流。