探索LM83：一款功能强大的温度传感器

在电子设备的设计和运行过程中，温度监测至关重要。而一款好的温度传感器可以帮助我们精确捕捉温度变化，预防过热等问题，保障设备的稳定运行。今天，我们就来详细探讨一下National Semiconductor公司推出的LM83数字温度传感器。

文件下载：lm83.pdf

一、LM83基本概述

LM83是一款具有2线串行接口的数字温度传感器，它采用Delta - Sigma模数转换器和数字过温检测器，能够精确测量三个远程二极管的电压，进而得到相应的温度。同时，它也能准确测量自身的温度，可用于监测如Pentium II®处理器或二极管连接的2N3904等外部设备的温度。只要芯片上有专用二极管（半导体结），任何ASIC的温度都可以用LM83来检测。主机可以通过SMBus接口随时访问LM83的寄存器。当任何温度超过可编程比较器的限制值T_CRIT时，T_CRIT_A输出将被激活；当任何温度超过其相应的可编程比较器HIGH限制值时，INT输出将被激活。

二、产品特色

（一）多设备温度监测

LM83能够精确测量三个远程IC或二极管结的芯片温度，还具备板载本地温度传感功能，实现了对多个部位温度的全面监测。

（二）兼容接口

支持SMBus和I2C兼容接口，并支持SMBus 1.1 TIMEOUT，方便与其他设备进行通信和数据交互。

（三）双中断输出

拥有INT和T_CRIT_A两个中断输出，能及时反馈温度异常情况，便于系统采取相应措施。

（四）数据读取与分辨率

具备寄存器回读功能，温度数据采用7位加符号的格式，分辨率为1˚C，能提供较为精确的温度信息。

（五）多设备连接

通过两个地址选择引脚，允许在单条总线上连接9个LM83，满足大规模系统的温度监测需求。

三、关键规格参数

（一）电源相关

• 电源电压：3.0V至3.6V，对电源要求较为合理，能适应多种电源环境。
• 电源电流：最大为0.8mA，功耗较低。

  （二）温度精度

• 本地温度精度（含量化误差）：在0˚C至+85˚C范围内，最大误差±3.0˚C。
• 远程二极管温度精度（含量化误差）：在+25˚C至+100˚C范围内，最大误差±3˚C；在0˚C至+125˚C范围内，最大误差±4˚C。

四、工作原理剖析

（一）温度转换顺序

LM83按照特定顺序对自身及三个远程二极管的温度进行转换，依次为本地温度（LT）、远程二极管2（D2RT）、远程二极管1（D1RT）、远程二极管3（D3RT），整个循环转换大约需要480ms，每个温度的数字化处理约需120ms。

（二）输出与比较机制

1. INT输出和T_HIGH限制：每个温度读数（LT、D1RT、D2RT和D3RT）都对应一个T_HIGH设定点寄存器。当温度读数超过其HIGH设定点时，状态寄存器中的相应位会被置位，INT输出将被激活。在完成温度采样约60ms后，INT输出和状态寄存器标志会更新。当包含置位位的状态寄存器被读取且温度读数小于或等于其对应的HIGH设定点时，INT输出将被停用。
2. T_CRIT_A输出和T_CRIT限制：当任何温度读数超过临界温度设定点寄存器（T_CRIT）中的预设限制时，T_CRIT_A输出将被激活。通过读取状态寄存器，可以确定是哪个温度超过了T_CRIT设定点，从而触发了警报。只有在读取状态寄存器且温度转换低于T_CRIT设定点时，T_CRIT_A输出和状态寄存器标志才会复位。

五、接口与数据格式

（一）SMBus接口

LM83作为SMBus上的从设备，SMBCLK线为输入线，SMBData线为双向线。它具有7位从地址，其中位4（A3）在芯片内部硬连接为1，其余地址位由地址选择引脚ADD1和ADD0的状态控制，可通过将这些引脚连接到地（低电平，0）、VCC（高电平，1）或悬空（三态）来设置。

（二）温度数据格式

温度数据可以从本地和远程温度、T_CRIT以及HIGH设定点寄存器中读取，也可以写入T_CRIT和HIGH设定点寄存器。温度数据用8位二进制补码字节表示，最低有效位（LSB）等于1˚C。

六、应用建议

（一）硬件连接

在使用LM83时，要将0.1µF的电源旁路电容尽可能靠近VCC引脚放置，将推荐的2.2nF电容尽可能靠近D+和D - 引脚放置，并且要确保连接2.2nF电容的走线匹配。

（二）PCB布局

在布局PCB时，要遵循一系列原则来减少噪声干扰。例如，将LM83放置在距离处理器二极管引脚10cm以内，走线要尽可能直、短且相同；用GND护环包围二极管走线，但不能将其置于D+和D - 线之间；避免将二极管走线靠近电源开关或滤波电感、高速数字和总线线路；如果必须交叉高速数字走线，要使它们成90度角；将LM83的GND引脚尽可能靠近与检测二极管相关的处理器GND连接等。

七、总结

LM83凭借其多设备温度监测能力、兼容的接口、丰富的输出功能以及较高的温度精度，在系统热管理、计算机、电子测试设备、办公电子和HVAC等领域都有着广泛的应用前景。在实际设计中，电子工程师需要根据具体的应用场景，合理利用其功能特点，并注意硬件连接和PCB布局等方面的要求，以充分发挥LM83的优势，实现精确的温度监测和有效的热管理。大家在使用LM83的过程中遇到过哪些有趣的问题或者有什么独特的经验呢？欢迎在评论区分享交流。