低功耗微處理系統(tǒng)溫度監(jiān)視器(圖)
出處:kingpoo 發(fā)布于:2007-04-16 21:44:10
概述
ADM1021芯片由兩通道數(shù)字溫度計(jì)和溫度報(bào)警器組成,可用于個(gè)人計(jì)算機(jī)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(cè)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(cè)量溫度。由于采用了一種新穎的測(cè)量技術(shù),抵消了基極和發(fā)射極間的電壓,避免了所需的校準(zhǔn)過程。第二測(cè)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(tái)式電腦、筆記本式電腦、靈敏電池組、工業(yè)控制、遙控設(shè)備等方面應(yīng)用廣泛。
ADM1021芯片使用符合SMBus標(biāo)準(zhǔn)的雙線串行接口進(jìn)行連通,并可通過串行總線對(duì)溫度極值的上下限進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)片內(nèi)或片外的溫度越界時(shí),引腳ALERT輸出信號(hào)產(chǎn)生中斷或SMBus報(bào)警。
: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(gè)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(yīng)注意的是如果使用的是分立式三極管,其集電極不應(yīng)接地而是要連接在基極上)。為了避免測(cè)量中對(duì)地噪聲的干擾,傳感器的負(fù)端接三極管后再與地連接,這是利用二極管的內(nèi)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(cè)量ΔVbe可用一開關(guān)在I與N×I之間進(jìn)行切換,其輸出通過一個(gè)65kHz低通濾波器去除噪聲。然后,經(jīng)過削波漂移補(bǔ)償放大器(chopper-stabilized amplifier)進(jìn)行信號(hào)放大和波形整流,在經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后以8位二進(jìn)制補(bǔ)碼形式輸出。
片內(nèi)溫度傳感器的信號(hào)處理過程與此相同。
2. 溫度數(shù)據(jù)初始化
ADC的LSB(有效位,Least Significant Bit)與1℃相關(guān),所以理論上ADC的測(cè)量范圍是從-128℃到+127℃;但由于器件的轉(zhuǎn)換率的限制,實(shí)際上其測(cè)量范圍是從-65℃到+127℃。具體數(shù)據(jù)如表2所示。
3. 寄存器
ADM1021有9個(gè)寄存器,分別存儲(chǔ)片內(nèi)/片外溫度測(cè)量的結(jié)果、片內(nèi)/片外溫度限定值的上限和下限以及器件的配置參數(shù)。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(duì)讀地址寫操作或?qū)懙刂纷x操作都將導(dǎo)致非法錯(cuò)誤。此外,寄存器中0Fh以上的地址保留用做出廠時(shí)測(cè)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(gè)SMBus器件有一個(gè)7位地址,當(dāng)主控器件將地址通過總線送出后,從屬器件會(huì)有所應(yīng)答。ADM1021有兩個(gè)地址引腳ADD0和ADD1可以選擇使用,故幾個(gè)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?shù)臄?shù)據(jù)以8位作為一個(gè)有效位,由7位地址位和1個(gè)R/W位組成。在SDATA為低后連續(xù)9個(gè)SCLK脈沖中執(zhí)行一個(gè)寫/讀操作。在R/W為0時(shí),主機(jī)向從屬器件寫入數(shù)據(jù);在R/W為1時(shí),主機(jī)從從屬器件中讀入數(shù)據(jù)。值得注意的是ADM1021的寫地址和讀地址不同,如果混淆兩個(gè)地址會(huì)產(chǎn)生非法錯(cuò)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(zhǔn)備寫入的寄存器地址,在將數(shù)據(jù)寫入這個(gè)選定的寄存器中。其時(shí)序圖見所示。
另一種寫操作是只向地址指針寄存器寫入數(shù)據(jù),其時(shí)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(shí)序圖見所示。
應(yīng)用設(shè)計(jì)
1. 應(yīng)用電路
圖6是ADM1021的典型應(yīng)用電路,使用分立式三極管作傳感器并使用雙絞線屏蔽網(wǎng)與之相連,其中引腳SCLK、SDATA、ALERT在不使用時(shí)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(yīng)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(duì)測(cè)量的影響。
:寫操作1時(shí)序圖
:寫操作2時(shí)序圖
圖:5讀操作時(shí)序圖
由于ADM1021的片外傳感器很敏感,所以在測(cè)量時(shí)應(yīng)將可能的噪聲減至少。在測(cè)量中盡可能將ADM1021與片外傳感器靠近,注意遠(yuǎn)離諸如時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)/地址總線之類的信號(hào)源,此時(shí)距離可保持在4到8英寸。
過長(zhǎng)的導(dǎo)線其串聯(lián)的阻值會(huì)引起測(cè)量溫度的偏差,大約1Ω串聯(lián)阻值產(chǎn)生0.5℃的溫差錯(cuò)誤。
整個(gè)器件中要減少銅焊接的頭的數(shù)量,以避免熱電偶的影響。
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