低功耗微處理系統(tǒng)溫度監(jiān)視器-ADM1021
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ADM1021溫度測控芯片采用最新的測量技術避免了常規(guī)方法中的預先校準過程，且具有設定溫度限定值方便、AD轉換率可選等優(yōu)點，作為低功耗的溫度監(jiān)視器表現出良好的性能，在臺式電腦、筆記本式電腦等領域應用廣泛，是理想的溫度測量儀器。
概述
ADM1021芯片由兩通道數字溫度計和溫度報警器組成，可用于個人計算機或其他需要溫度監(jiān)控和管理的系統(tǒng)。該器件使用二極管連接的PNP型三極管測量諸如PenitumⅡ或類似的微處理器的芯片溫度，也可以使用低功耗的非連接NPN/PNP型器件（如2N3904/2N3906）測量溫度。由于采用了一種新穎的測量技術，抵消了基極和發(fā)射極間的電壓，避免了所需的校準過程。第二測量通道接收外部溫度傳感器的輸出，用以監(jiān)控器件及環(huán)境的溫度,在臺式電腦、筆記本式電腦、靈敏電池組、工業(yè)控制、遙控設備等方面應用廣泛。
ADM1021芯片使用符合SMBus標準的雙線串行接口進行連通，并可通過串行總線對溫度極值的上下限進行設定。當片內或片外的溫度越界時，引腳ALERT輸出信號產生中斷或SMBus報警。
圖1：ADM1021芯片的各引腳功能如表1所列
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圖：2使用片外溫度傳感器的電路連接圖
圖2顯示了使用片外溫度傳感器的電路連接圖。圖中用一個襯底三極管作為片外傳感器，用以監(jiān)控微處理器的溫度（應注意的是如果使用的是分立式三極管，其集電極不應接地而是要連接在基極上）。為了避免測量中對地噪聲的干擾，傳感器的負端接三極管后再與地連接，這是利用二極管的內部偏壓特性。電容C1可被視為噪聲濾波器，其平均值可取2200pF（但不要超過3000pF）。
為了測量ΔVbe可用一開關在I與N×I之間進行切換，其輸出通過一個65kHz低通濾波器去除噪聲。然后，經過削波漂移補償放大器（chopper-stabilized amplifier）進行信號放大和波形整流，在經AD轉換后以8位二進制補碼形式輸出。
片內溫度傳感器的信號處理過程與此相同。
2. 溫度數據初始化
ADC的LSB（最低有效位，Least Significant Bit）與1℃相關，所以理論上ADC的測量范圍是從-128℃到+127℃；但由于器件的最大轉換率的限制，實際上其測量范圍是從-65℃到+127℃。具體數據如表2所示。
3. 寄存器
ADM1021有9個寄存器，分別存儲片內/片外溫度測量的結果、片內/片外溫度限定值的上限和下限以及器件的配置參數。表3給出了這些寄存器的具體說明。
ADM1021的寄存器有雙重地址，其讀地址和寫地址不同，任何試圖對讀地址寫操作或對寫地址讀操作都將導致非法錯誤。此外，寄存器中0Fh以上的地址保留用做出廠時測試使用或留待以后使用，不可以被寫入。
4. 串行總線接口
ADM1021的控制是依靠串行總線完成的，ADM1021可以借此與從屬部件器件相連，也可被主控器件控制。
5. 地址引腳
通常，每個SMBus器件有一個7位地址，當主控器件將地址通過總線送出后，從屬器件會有所應答。ADM1021有兩個地址引腳ADD0和ADD1可以選擇使用，故幾個ADM1021可以使用一條總線以避免其他器件的影響。由于地址引腳有接地、空接、與VDD相連三態(tài)可以選擇，所以共有9種不同的可能地址。見表4所示。
6. 工作周期
串行總線上傳輸的數據以8位作為一個有效位，由7位地址位和1個R/W位組成。在SDATA為低后連續(xù)9個SCLK脈沖中執(zhí)行一個寫/讀操作。在R/W為0時，主機向從屬器件寫入數據；在R/W為1時，主機從從屬器件中讀入數據。值得注意的是ADM1021的寫地址和讀地址不同，如果混淆兩個地址會產生非法錯誤。
（1）寫操作
ADM1021有兩種寫操作，一種是先向地址指針寄存器中寫入準備寫入的寄存器地址，在將數據寫入這個選定的寄存器中。其時序圖見圖3所示。
另一種寫操作是只向地址指針寄存器寫入數據，其時序圖見圖4所示。
（2） 讀操作
ADM1021的讀操作與寫操作類似，只是R/W為1，其時序圖見圖5所示。
應用設計
1. 應用電路
圖6是ADM1021的典型應用電路，使用分立式三極管作傳感器并使用雙絞線屏蔽網與之相連，其中引腳SCLK、SDATA、ALERT在不使用時必須掛起。
引腳SCLK和SDATA可以通過接口直接與I/O控制器的SMBus相連，如圖7的連接圖所示。圖中使用的I/O控制器是Intel PCI ISA IDE Xcelerator（PⅡX4）芯片8237 1AB。
2. 線路布局
D +、D-應相互靠近、平行布線，并需提供地線；在引腳VDD處連接0.1μF的旁路電容；在D+之后連接2200pF的輸入濾波電容，這些都可以減少噪聲對測量的影響。
圖3：寫操作1時序圖
圖4：寫操作2時序圖
圖：5讀操作時序圖
由于ADM1021的片外傳感器很敏感，所以在測量時應將可能的噪聲減至最少。在測量中盡可能將ADM1021與片外傳感器靠近，注意遠離諸如時鐘信號發(fā)生器、數據/地址總線之類的信號源，此時距離可保持在4到8英寸。
過長的導線其串聯的阻值會引起測量溫度的偏差，大約1Ω串聯阻值產生0.5℃的溫差錯誤。
整個器件中要減少銅焊接的頭的數量，以避免熱電偶的影響。
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