数字温度传感器及其测试分析
随着科技创新，多种多样的电子控制系统五花八门，有些电子控制系统需要监控环境的温度，所以数字温度传感器的应用非常广泛。数字式温度传感器，与传统的的温度传感器有所不同的是，使用集成化芯片，采用单总线技术，其可以合理有效的减小外部的影响，增强检测的精确度。本文将简单介绍数字温度传感器及其测试分析。
1、关于何为数字温度传感器?
数字温度传感器应用方便快捷，通过控制发送控制指令即可以读到传感器采集到的温度值。数字温度传感器是利用半导体材料PN结的温度效应制造生产的，由于生产工艺的偏差，批量的传感器电路的一致性会有所偏差，为了转换的温度准确性，电路内部预置了校准功能，在电路封装后功能测试时统一进行校准。这就要求传感器电路所处的环境温度稳定且准确。通常情况下，在生产车间内都有空调系统或新风系统，有时还会有离子风机等吹风设备，所以环境温度还是会有所波动的。如果环境温度波动较大，甚至波动超过了传感器的精度范围，则导致温度测试结果失去了参考基准，测试结果就没有意义了。
图1数字温度传感器框图
图1所示为数字温度传感器框图，其只有三个管脚，电源VDD、地GND和数据脚DQ。和外部所有的数据交互都是通过数据脚DQ来实现的，通信协议是一种单总线协议。电路内部内置EEPROM和各种寄存器，可以预先设定温度实现温度报警功能。图1数字温度传感器框图电路内部的半岛体温度传感器将温度值转换为电信号，再经过模数转换变为数字量存在温度寄存器中，然后由外部主控器件通过单总线协议时序读取温度数据，从而实现系统环境温度的实时监控。
2、数字温度传感器测试温度传感器电路量产时还要测试温度以外的电流电压等电信号参数。目前业界有两种处理方式：
(1)第一遍测试电信号参数，采用和普通集成电路一样的测试方法正常测试；第二遍测试温度参数，将测试装置整体放入密闭的腔体，如温箱等设备，利用单片机和数码管读取显示实时温度，可以同时测试多颗电路。
(2)所有参数一遍测试，采用加温设备给测试DUT整体加温。以上的处理方式都有效率低下和测试精度受限于加温设备的精度的问题。本方案设计了对比测试的方法，即测试要求对环境温度不敏感，用一颗经过校准的高精度温度传感器将环境温度读取，以此为温度基准参考值，判断待测电路读取的温度是否准确。同时读取校准电路和待测电路的温度，一遍完成所有参数测试，无需要求加温设备有非常高的精度。
表1 数字温度传感器测试
表1所示为数字温度传感器的电特性参数表，其中关键参数为温度误差参数tERR，表征器件对环境温度的采集转换的准确性及精度。
本文介绍了数字温度传感器以及数字温度传感器的测试。典型代表是DS18B20数字化温度传感器，可输出信号全数字化，便于单片机处理及控制，省去很多传统测量温度方法的外围电路。随着数字温度传感器的广泛应用，也促进了其他传感器的数字化发展浪潮。
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