TMP03是一个完整的单片硅芯片温度数据采集系统。包括硅基传感器，内部参考电压和西格马 - 得尔塔 a /D转换器，它适合3引脚(电源，公共和输出)TO-92晶体管封装。它的数字输出是一个低频可变占空比串行数据流，可在一个开放的集电极5毫安吸收电流可用。一个配套产品，TMP04，是相同的，但有一个CMOS/ ttl兼容输出。静态功率要求为+5 V(4.5至7 V范围)时适度的1.3 mA。

将整个温度到数字链集成在单个芯片上，节省了空间、设计时间和金钱。此外，数字输出和少量引线提高了可靠性，大大简化了隔离和远程操作。由于误差源较少，误差预算的计算更容易。TMP03的数字输出允许容易地构建多通道系统(额外的传感器共享一个单通道低成本数字多路解码器)。我们的TMP03评估板是低成本多通道温度采集的一个例子。

TMP03的典型应用“无处不在”;一些例子包括隔离传感器、环境控制系统、计算机热监测、热保护、工业过程控制和电力系统监视器。

设备描述:器件带隙参考产生恒定电压和PTAT(与绝对温度成正比)电压。在TMP03中，这些被用作一阶西格马 - 得尔塔调制器的输入。该设备输出是35hz(标称)精确标记空间调制的数字信号，对频率不敏感。TTL/CMOS兼容输出允许TMP03直接接口到标准逻辑。

因此，TMP03和TMP04非常适合直接连接到微控制器定时器/计数器输入端口和可编程逻辑阵列。TMP04提供高输出电流逻辑输出，能够驱动1000 pF的负载电容，并且开关边定义损耗最小。

系统规格:由于它是完全独立的，TMP03/TMP04具有接近最终系统规格的规格。TMP03/04的单一温度精度规格结合了由于传感器传递函数，信号调理和转换而产生的误差。典型精度(-25至+100°C)在1.5%以内(最大4%)，非线性0.5°C，电源灵敏度0.7°C/V(最大1.2°C/V)。设备工作温度范围为-55℃~ +150℃。

远程操作:传统的低电平电压输出温度传感器的输出，当放置在远处时，由于噪声拾取和/或欧姆损耗，将不可避免地遭受信号退化和误差。一些传感器方案依靠输出调节来产生长距离传输的电流输出(例如，传统的4- 20ma电流回路)。电流输出消除了欧姆信号损失，但额外的级为误差预算计算增加了另一项。

TMP03/04设计的数字输出格式允许该温度传感器远离主机系统而不影响系统精度;35赫兹的低频输出进一步确保了长距离数据的完整性。TMP03与其主机计算机之间的电缆电容当然会绕着方波输出的上升沿和下降沿，但相对于29毫秒的时钟周期，微秒数量级的延迟会增加可忽略不计的误差。在大多数应用中，温度是一个缓慢变化的变量，35 hz载波对测量动态精度的影响很小。

如果选择100倍高的输出频率，例如3 kHz，则输出电路需要将大电流驱动到负载电容中，以保持可接受的短逻辑转换;上升和下降时间之间1毫秒的不对称将增加约1°C的误差。高输出电流要求也增加了所需的电源电流。高频，低电平传感器输出的另一种解决方案:即，添加本地RS-232(或RS-485)接口来驱动长电缆，再次增加所需的远程供电电流。

下表比较了基于TMP03的温度测量系统与基于传统温度传感器的系统的误差来源:

在tmp03中，误差预算计算只需要两项:数据表温度测量误差规格和外部数字解码电路的量化误差。可以使用电子表格计算来选择外部数字解码电路所需的计数器分辨率。12位数字计数器解码方案只引入0.5°F量化误差。

TMP03输出解码:TMP03传感器使用标记空间比例调制(图2)，体现了这种关系

其中T(H)和T(L)分别为方波输出的高周期和低周期。

使用基本的TMP03传感器误差规格，在测量T(H)和T(L)时引入的误差是确定系统精度所需的唯一其他参数。例如，如果使用125 khz时钟频率和12位计数器测量T(H)和T(L)，由方波输出的边缘门控，量化误差小于0.5°F。T(H)和T(L)可以使用离散计数器、可编程逻辑阵列或带有板载计时器/计数器端口的微处理器方便地测量。如果需要绝对温度，可以使用微处理器或PC计算。该表显示了在建立T(H)和T(L)值时使用的典型计数器分辨率，以及在各种时钟速率下相关的误码值。计算方法见TMP03/TMP04数据手册。

表1。计数器大小和时钟频率对量化误差的影响

评估板使用125 kHz的频率;它允许温度测量到85°C(加上~10°C超量程)，并提供约0.3°C的分辨率。

TMP03设计实例-评估板:使用可编程逻辑器件构建温度测量系统，用于输入多路复用(TMP03信号)，并导出T(H)和T(L)， 5 v RS-232转换器和多达8个TMP03的连接器(图3)。该8通道温度测量系统连接到ibm兼容的个人计算机的串行端口，并允许从远程安装的TMP03传感器收集和记录温度数据。PC选择温度传感器，记录数据并进行温度计算。

PC机首先传输通道选择字节。利用可编程逻辑器件对TMP03的温度信息(T(H)/T(L)方波)进行数字编码后解码，并将T(H)和T(L)计数值串行发送给PC机。计算机用公式1计算温度。基于Windows的软件包提供了显示数据的图形界面，并允许用户将数据保存到磁盘。图4显示了解码器架构的功能框图。

这些功能模块在可编程逻辑器件(ICT, Inc.)中实现。PA7140 PEEL阵列):用于通道选择的传感器地址寄存器;两个12位定时器T(H)和T(L)量化);串行数据检测和同步，供传输到PC机;输出串行T(H)和T(L)计数数据;开/短传感器检测器。

本可以使用微控制器，但ICT PEEL阵列作为系统控制设备提供了明显的优势:

• 易于开发、原型、仿真和调试，降低开发和生产成本。

• 在一个确定性的、寄存器丰富的、并行的硬件架构中精确控制时间

• 无需外部数字多路复用器即可容纳8个传感器。通过使用所需数量的数字多路复用器或可编程逻辑设备，可以增加更多的通道。例如，144通道系统将使用10个外部pld。

TMP03提供了一个“易于设计”的温度采集系统。由于其多路复用评估板的低成本和易于扩展，从远程工业温度传感到家庭温度传感的应用现在具有成本效益，因为每个通道的成本低且易于集成。由于易于设计和规范，进入市场的时间很短。