数字温感与模拟温感对比

在各类传感感测中温度传感的用途非常广泛，此前，温度传感主要通过感测RTD、NTC或热电偶之类的模拟元件来执行温度测量，而随着物联网等新兴应用场景崛起，在工业控制、消费类设备、医疗设备上，数字温度传感器开始流行起来。
 
在这些新应用场景中，通常要求传感器在优异的感测之外，能够考虑易用性以及成本，无需额外电路来偏置感测组件或确定测量温度的数字温度传感器正好契合这些需求，而且数字温度传感器不需要进一步校准或线性调校检测信号即可得出可重复且可靠的结果。
 
传统RTD、NTC与热电偶模拟温度传感
 
RTD电阻温度检测器，可以说是最稳定、最精确的温度测量方法，难点在于需要外部激励，同时电路较为复杂且需要校准，基本上是中温范围内（＜500℃）是最先考虑的选择。虽然RTD不能测量热电偶那样的高温，但具有高线性度，且重复性较好。
 
NTC热敏电阻由于其高灵敏度和高精度，已被很好地用于重视耐用性、可靠性和稳定性的温度测量。虽然热敏电阻的材料很多，但与金属等导体相比，NTC这类半导体电阻具有更容易加工、更小、更轻的优点。此外，由于其响应速度快，它同样也适用于小直径精密设备。虽然线性化程度很低，但其他的优点也很明显，在低成本且温度范围较低的应用里无疑是很好的选择。
 

 
（NTC，TDK）

 
以K型热电偶（由镍铬合金和镍铝金合金制成）为例，可用于测量超过1000℃的温度。热电偶坚固耐用，而且是自供电，加之成本不高，非常适用于不同测量范围的应用。但完整的热电偶测温系统需要冷端补偿。
 
数字温度传感的高精度
 
电子行业对精度的要求越来越高，温度检测也不例外。目前市面上有许多温度检测解决方案，可以看到每一种都有其优缺点。数字温度传感器，线性度相对较高，而且精度远超其他方案。在数字温度检测领域，高分辨率和高精度的实现已经不在话下。
 
数字温度传感器无需冷端温度补偿或线性化，可以提供模拟和数字输出，且预先经过校准，就易用性来说相比其他模拟感测手段无疑是更便捷的。对于模拟温度传感器，需要校准ADC 的增益和失调以实现所需的系统精度。由于系统温度精度在很大程度上取决于ADC基准误差，因此数据表中的精度是无法确保的。数字传感器无需校准即可获得数据表中保证的精度。虽然说温度范围有限是数字温度传感器没法避免的短处，但在精度和分辨率都不断攀升的发展下，这个短处也能让人接受了。
 

 
（TMP117，TI）

 
±0.1℃，在工业控制、医疗健康应用里通常都需要器件达到这个高精度。起初，数字温度传感器一般都只能提供中等水平的测量精度。但随着电子技术的发展，目前领先的数字温度传感IC厂商已经能够将器件的精度提升到±0.1℃，比如TI的TMP117，ADI的ADT7422，TE的TSYSO1等等。
 

 
（ADT7422，ADI）

 
0.1℃的精度，是在一定范围内才能保持的，比如ADR7422在25℃至50℃温度范围内才能确保精度为±0.1℃。如果需要运用到工业应用中，厂商会做一些调整，会略微降低精度使其可用温度范围扩大，一般在工业应用中会做到±0.2℃的精度，以便温度范围扩大到-10℃至85℃。
 
数字温度传感IC的精度很容易受到影响，采用极其精确的基准电压时，裸片上的压力会破坏传感器的精度，还有PCB热膨胀、焊接等影响。在焊接之后器件仍能保持0.1℃的精度才称得上是高精度。
 
数字温感与模拟温感对比
 
如下图：
 

 
小结
 
与传统模拟温度传感器相比，数字温度传感器的低成本和直接数字输出是得天独厚的优势。此前相对较差的绝对精度也在工艺的升级下追赶了上来，让数字温度传感器直接通过数字接口提供了校准的高精度温度数据，这种准确的，低成本的测温方式满足了越来越多的应用和市场需求。