MAX6632是MAXIM公司生產的12位低功耗、高精度的智能溫度傳感器,它采用與SPI兼容的串行數字接口,可應用于許多高分辨率和寬量程溫度測量場合,如溫度控制系統、個人計算機保護、電子測試儀器以及生物醫學儀器等便攜式應用方面。
1.MAX6632的引腳功能和基本特性 MAX6632采用6腳SOT23封裝,其引腳排列如圖2-117所示,
引腳功能如下:
1腳GND:接地腳;
2腳N.C:不連接;
3腳Vcc:電源端;
4腳SCK:串行時鐘輸入端;
5腳CS:片選輸入端;
6腳SO:串行數據輸出端。
MAX6632具有如下基本特性:
一工作電壓范圍為3.0~5.5V;
一測溫范圍為-55~125℃,最大測量溫度超過150℃;
一具有12位數字輸出溫度值,分辨率高達0.0625℃:
一精度為士1℃(0~70℃):
-3線SPI兼容接口,可方便地與不同的微處理器連接:
-MAX6632是只讀器件,簡化了那些只需要溫度數據的系統的應用:
一低功耗,工作電流典型值為32uA。
2.MAX6632的工作原理
MAX6632的內部結構框圖如圖2-118所示。傳統的A/D轉換器大多采用積分式或逐次比較式轉換技術,其噪聲容限低,抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。MAX6632采用了高性能的∑-△式A/D轉換器,不僅能濾除量化噪聲,而且對外圍元件的精度要求低。它能以很高的采樣速率和很低的采樣分辨率將模擬信號轉換成數字信號,再利用過采樣、噪聲整形和數字濾波技術,來提高有效分辨率。SPI(SerialPeripheral Interface)是Motorola公司提出的一個同步串行外設接口,允許CPU與各種外圍接口器件以串行方式進行通信、交換信息,可以提高傳輸速度。MAX6632使用∑-A式A/D轉換器對溫度傳感器的申壓采樣并將數值轉換成數字格式存儲在內部移位寄存器中,然后以16位二進制數值從高位到低位在SPI兼容接口串行輸出:D15為符號位,D2恒為零,D1、DO恒為高阻抗。環境溫度和輸出數據的關系如表2-21所示。
(1) MAX6632的工作方式設定
MAX6632的典型工作電流非常低(通過每八秒鐘取樣一次溫度。MAX6632傳感器僅吸取15mA的靜態電流),因此可通過高于3V的邏輯門輸出來供電(見圖2-119)。MAX6632沒有設置內置電源軟件關閉模式,電源硬件關閉模式通過將門的輸出設置為低電平即可實現。在沒有時鐘輸入的情況下將片選端設置為低電平可以使芯片進入空閑模式。MAX6632的 通電重啟(POR)電源電壓典型值為1.6V,電源電壓一旦低于 這個值SPI接口便處于停止狀態,并且數據寄存器被設置為POR 狀態(0℃)。雖然溫度值的讀取不推薦在電源電壓低于3V以下進行,但通電后電源端電壓只要高于1.6V,芯片就開始進行溫度轉換。
(2) MAX6632的串行端口操作 MAX6632采用SPI串行總線和數據傳輸協議來實現同外設的 數據傳輸。所有數據傳輸都在主從式結構中主機的控制下進行, 通常是由CPU或微處理器充當主機。為所有傳輸提供時鐘信號在數據傳輸過程中MAX6632通常作為從器件,通過串行時鐘輸入線SCK、串行數據輸出線SO以及片選線/CS與總線相連。其串行接口傳輸時序如圖2-120所示。
當片選線/CS由低電平變為高電平時,MAX6632啟動新一輪的溫度轉換并復位SPI接口,片選線/CS的高電平應保持250ms才能完成一次完整的轉換。當片選線/CS由高電平變為低電平時,MAX6632將中止一切進行中的轉換,溫度數據將以16位二進制字符形式存入移位寄存器,在串行時鐘信號F降沿的作用下從串行數據輸出端按高位到低位的順序依次讀出。在數據讀取期間(.個完整的數據讀取需要16個時鐘周期),片選線/CS必須保持為低電平直至16位數據讀取完成。若在讀取過程中片選線/CS跳變為高電平,則必須等待下一次轉換完成才能讀取數據。
3.MAX6632智能溫度傳感器的應用智能溫度傳感器使用各種不同的復雜接口,最初的智能溫度傳感器串行數據輸H{使用SPI總線或12C總線(也稱之為SMBus),這些總線在讀取溫度數據前需要微處理器向傳感器寫入數據。而MAX6632是簡化的串行接口只讀智能溫度傳感器,它不需要微處理器寫入數據,只需控制它的時鐘線和片選線發送時鐘脈沖即可讀取溫度數據。
圖2-121是MAX6632簡化的兩線接口電路,它通過從串行時鐘輸入線獲取片選信號,使溫度數據讀取更加簡單:通過一根數據輸入線和一根數據輸出線即可實現微處理器和溫度傳感器之間的通信。正常配置時三線接口/CS、SO和SCK的功能如圖2-121所示,而簡化的兩線接口電路讀取溫度數據時要求串行時鐘輸入線SCK的空閑狀態為高電平,因此需要依次對圖2-121中SCK的高低電平略微進行調整。當片選線/CS為低電平時將中止溫度數字化轉換,直至電壓高于0.7Vcc后才重新啟動。若SCK的電壓初始值為低電平,它通過肖特基二極管D1將片選線/CS置為低電平。通過設定R1、Ci的時間常數,使時鐘脈沖間隔內片選線/CS的電壓不高于0.3V(如果圖2-121的電源電壓為SV,片選輸入端/CS的電壓不高于1.5V)。為使MAX6632的兩線接口有時間進行下一輪的溫度數字化轉換,在兩次溫度讀取的時間間隔內應使片選線/CS保持0.7V(在圖2-121中為3.5V)至少0.5s。實際應用中應注
(1)為防止環境干擾,保證溫度測量的精確度,MAX6632的電源同地之間要接電容值大于O.IF鉭電容;
(2) MAX6632的感溫器件在芯片內部,因此芯片表面要與被測物體緊密接觸。
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