摘要：AD7416是美國模擬器件公司（ADI）出品的單片數(shù)字溫度傳感器，其片內(nèi)寄存器可以設(shè)置高／低溫度門限，并可通過I2C接口對內(nèi)部寄存器進行讀／寫。文中介紹了AD7416的基本特性、引腳功能和工作原理，并給出了典型應(yīng)用電路。

    AD7416是美國模擬器件公司（ADI）出品的單片溫度監(jiān)控系統(tǒng)集成電路。其內(nèi)部包含有帶隙溫度傳感器和10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可將感應(yīng)溫度轉(zhuǎn)換為0.25℃量化間隔的數(shù)字信號，以便用來與用戶設(shè)置的溫度點進行比較。AD7416片內(nèi)寄存器可以進行高／低溫度門限的設(shè)置。當溫度超過設(shè)置門限時，過溫漏級開路指示器（OTI）將輸出有效信號。另外，可以通過I2C接口對AD7416的內(nèi)部寄存器進行讀／寫操作，最多可允許8片AD7416掛接在同一個串行總線上。該溫度傳感器可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的環(huán)境溫度監(jiān)測、工業(yè)過程控制、電池充電以及個人計算機等系統(tǒng)。

　　1、基本特性與引腳功能

    AD7416具有如下基本特性：
    ●工作電壓范圍為＋2．7V～＋5．5V；
    ●測溫范圍為－55℃～＋125℃；
    ●具有10位數(shù)字輸出溫度值，分辨率為0．25℃；
    ●精度為±2℃（－25℃～＋100℃）和±3℃（－55℃～＋125℃）；
    ●轉(zhuǎn)換時間為15～30μs，更新速率為400μs；
    ●帶有過溫漏級開路指示器（OTI）；
    ●具有I2C兼容的串行接口和可選的串行總線地址；
    ●具有低功耗關(guān)閉模式（典型值為0．2μA）；  

    ●可用來升級替換LM75。
    AD7416采用8腳表面貼SO和8腳小型SOIC封裝形式，圖1所示為AD7416的引腳排列圖，各引腳功能如表1所列。

　　2、工作原理

    AD7416的內(nèi)部功能框圖如圖2所示。它的片內(nèi)帶隙溫度傳感器可按預先設(shè)置的工作方式對環(huán)境溫度進行實時測量，并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字量存入到溫度值寄存器中（地址00H），其環(huán)境溫度與輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系如表2所列。

    AD7416預先設(shè)置的工作方式分兩種：
    ●自動測溫方式。在這種方式下，AD7416每隔400μs對環(huán)境溫度測量一次，每次的量化轉(zhuǎn)換時間為15～30μs，其余時間芯片則自動轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)；
    ●低功耗方式。這種方式通常應(yīng)用在測溫頻率較低的場合。當用戶需要對環(huán)境溫度進行測量時，可通過I2C串行接口總線來寫入操作命令，此時，芯片將由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入測溫狀態(tài)。當溫度量化轉(zhuǎn)換結(jié)束后，芯片將重新轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。
    AD7416內(nèi)部的配置寄存器（地址01H）為8位讀／寫寄存器，可用于設(shè)置操作方式，其格式為：

    配置寄存器各部分的功能如下：
    ●D7～D5始終設(shè)置為000；
    ●D4和D3用于設(shè)置故障排隊長度，以防止測溫系統(tǒng)在受到干擾時錯誤地觸發(fā)過溫指示器（OTI），故障排隊長度可分別設(shè)置為1、2、4和6次；
    ●D2用于設(shè)置OTI的輸出極性。0表示低電平輸出，1表示高電平輸出；
    ●D1用于設(shè)置OTI的工作方式。0表示采用比較方式工作，即當環(huán)境溫度超過TOTI時觸發(fā)OTI輸出，其輸出電平一直保持到環(huán)境溫度降至THYST；1表示采用中斷方式工作，即當環(huán)境溫度超過TOTI時觸發(fā)OTI輸出，其輸出電平將一直保持到下一次讀操作，而在這期間，即使環(huán)境溫度降到THYST，輸出電平也不翻轉(zhuǎn)；
    ●D0用于設(shè)置工作方式。0表示采用自動測溫方式，1表示采用低功耗方式。
　　THYST溫度點寄存器（地址02H）和TOTI溫度點寄存器（地址03H）均是16位讀／寫寄存器，分別用于設(shè)置低端和高端溫度點的門限值，所設(shè)數(shù)值以二進制補碼的形式存入高9位，其余位置0。

    AD7416采用I2C串行總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來實現(xiàn)同外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸過程中AD7416作為從器件通過數(shù)據(jù)輸入／輸出線SDA以及時鐘信號線SCL與總線相連。其傳輸時序如圖3所示。當SCL保持高電平時，SDA從高電平到低電平的跳變?yōu)閿?shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始信號，隨后傳送AD7416的地址信息和讀／寫控制位。其地址信息的格式為：100A2A1 A0R/根據(jù)A2A1 A0的不同編碼，最多可允許8 片AD7416掛接同一個串行總線上。讀／寫控制位為1時，表示對AD7416進行讀操作，為0時，則表示進行寫操作。當每個字節(jié)傳送結(jié)束時，必須在收到接收數(shù)據(jù)一方的確認信號（ACK）后方可開始下一步的操作。然后在地址信息和讀／寫控制位之后傳送片內(nèi)寄存器地址和數(shù)據(jù)。最后，在SCL保持高電平的情況下，當SDA從低電平跳變到高電平時將終止數(shù)據(jù)傳輸操作。

　　3、應(yīng)用實例

    AD7416在每次上電時的默認參數(shù)如下：
    ●TOTI設(shè)置為80℃、THYST設(shè)置為75℃；
    ●OTI采用比較方式工作；
    ●OTI輸出低電平有效；
    ●故障排隊長度設(shè)置為1。
    這些默認值可使該溫度傳感器在不連接串行總線時用作自動調(diào)溫器，圖4所示就是AD7416作為自動調(diào)溫器的典型應(yīng)用電路原理圖。當被測量的環(huán)境溫度低于THYST時，OTI輸出高電平，Q1導通，繼電器吸合，加熱器開始工作；當被測量的環(huán)境溫度高于TOTI時，OTI輸出低電平，將Q1的基極電位拉低以使其截止，繼電器釋放，加熱器停止工作。

    實際應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾個問題：
    ●為防止環(huán)境干擾，AD7416的電源同地線之間要并接容值大于0．1μF的鉭電容；
    ●AD7416的感溫器件在芯片內(nèi)部，因此芯片表面要與被測物體緊密接觸；
    ●由于芯片自耗電的存在，AD7416工作時的自身溫升約為0．2℃，所以在精確測溫時應(yīng)采取低功耗的工作方式；
    ●OTI輸出端的上拉電阻的阻值越大，流入AD7416的電流越小，其溫升也越小，但上拉電阻最大不能超過30kΩ，通常選10kΩ；
    ●與I2C兼容的串行接口總線在AD7416上電后就一直有效，因此在芯片處于休眠狀態(tài)下仍可進行片內(nèi)數(shù)據(jù)的讀出和寫入。

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