温度传感器电路设计：CMOS温度传感器电路的设计

摘要：

近些年来,在芯片设计中,温度逐渐成为一个重要的参数.这是因为随着超大规模集成电路的发展,CMOS芯片工艺的特征尺寸逐年减小同时集成度逐年增加,导致集成电路中的功率密度升高,系统的可靠性降低,所以片上温度的检测就变得愈加重要.在温度升高情况下,CMOS工艺中元器件的性能所受到的影响也更加显著,因此,随着工作温度的变化,元器件性能的变化研究也越发重要.课题研究并设计了一款温度传感器芯片.设计方案完全由CMOS元件构成,用于感知芯片温度,输出的结果为十一位数字信号.设计方案是根据MOSFET的阈值电压随温度的上升而线性降低的性质设计的.在论文中,对MOSFET的阈值电压和迁移率进行了建模推导,确定了阈值电压保持线性变化的温度范围以及MOSFET迁移率随温度变化的情况,以此为依据,选择了阈值电压变化作为感温原理进行温度传感器的设计.同时,这种原理设计的方案相对于传统的利用晶体管基极-射极电压差?V_(be)作为测温基本物理量的方案,工作电流小,采用的工艺成本低,在CMOS芯片中有更高的适用性.电路由温度测量单元,VCO和计数电路三部分构成.其中温度测量单元用于输出一个仅与温度有关的变化量,在此设计方案中就是器件的阈值电压,因此又将这一模块称为阈值电压获取电路,该电路用于保证在温度范围内,输出的电压线性变化,而不会因为电路中MOSFET的工作区变化导致非线性的输出变化;VCO由反相器构成,用于将阈值电压变化为频率信号,以便于下一级电路对信号进行处理;计数电路用于对频率信号计数,得到十一位的数字输出.电路采用1.8V的电源电压,利用Cadence软件和tsmc018工艺库进行仿真设计.后仿结果为,在0℃到150℃的温度范围内电路经过单点校正以后,分辨率可以设置为0.15℃,精度可以达到0.5℃.模拟部分误差为12%,数字部分误差为量化误差,达到50%,设计方案功耗低于10μW,设计尺寸为300μm×590μm.所以,设计的电路芯片方案有望应用于便携式仪器中.

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温度传感器电路设计：DS18B20温度传感器电路设计参考

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1、仅供个人参考 关键词:单片机AT89C51；温度传感器DS18B20；数码显示 实现功能：可以测得的温度范围0125度 并显示一位小数 有报警功能 当15度T30度时 红灯亮 For personal use only in study and research; not for commercial use T15度时 绿灯亮 有调整上下限温度功能 按下相应按钮可以调整报警温度范围 For personal use only in study and research; not for commercial use 元件清单 AT89C51单片机芯片 1块 DS18B20温度传感器 1个 4

2、位共阳极数码管 1块 红色发光二极管 1个 不得用于商业用途仅供个人参考 绿色发光二极管 1个 八分之一W 1K电阻 10个 1W 4.7K电阻 1个 弹性开关 3个 本方案设计的系统由单片机系统、数字温度传感器、LED显示模块、按键控制模块、温度报警模块组成，其总体架构如下图1. P1.1P3.1/TXD 单 片 机 P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51驱动电路 报警电路 12P3.2/INT013P3.3/INT114P3.4/T015P3.5/T116P3.6/WR17 测温电路显示电路 P3.7/RD按键输入电路 时钟、复位电路 不得用于商业用途仅

3、供个人参考 图1 系统总体方框图 DS18B20性能 1独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信 2简单的多点分布应用 3无需外部器件 4可通过数据线供电 5零待机功耗 6测温范围-55+125，以0.5递增 7可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625 8温度数字量转换时间200ms，12位分辨率时最多在750ms内把温度转换为数字 9应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统 10负压特性：电源极性接反时，传感器不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 不得用于商业用途仅供个人参考 DS18B20外形及引脚说明 图3 DS18B20外

4、形及引脚 GND：地 DQ：单线运用的数据输入/输出引脚 VD：可选的电源引脚 存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0， 这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际 温度。 例如+125的数字输出为07D0H， 实际温度=07D0H*0.0625=2000*0.0625=125。 例如-55的数字输出为FC90H，则应先将11位数据位取反加1得370H（符号位不变，也不作运算）， 实际温度=370H*0.0625=880*0.0625=55。 可

5、见其中低四位为小数位。 不得用于商业用途仅供个人参考 DS18B20温度数据表 AT89C51 AT89C51单片机 Atmel公司的生产的AT89C51单片机是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，内部除CPU外，还包括128字节RAM，4个8位并行I/O口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，片内集成4K字节可改变程序Flash存储器，具有低功耗，速度快，程序擦写方便等优点，完全满足本系统设计需要。单片机P22口作为ADC0809转换数据的输入端。P0的输出信号作为数码管的显示，P2.4P2.7则作为个数码管的位选信号控制，P20，P21，作为报警装置的输出。

6、不得用于商业用途仅供个人参考 仿真图 R16R14R15R9R10R12R13R111k1k1k1k1k1k1k1kUP0.0/AD0XTAL138P0.1/AD1R2R337P0.2/ADK1kXTAL2P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533P0.6/AD6932RSTP0.7/AD721P2.0/A8D1D222P2.1/A923R1LED-REDLED-GREENP2.2/APSENP2.3/A.7kU2ALEP2.4/AEAP2.5/AVCCP2.6/A1425.0228DQP2.7/A151G

7、ND110P1.0P3.0/RXD211DS18B20 不得用于商业用途仅供个人参考 源程序#include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char /宏定义 sbit p2_4=P24; sbit p2_5=P25; sbit p2_6=P26; sbit dp=P07; sbit p2_7=P27; sbit DQ=P22; /定义DS18B20总线I/O sbit SET=P31; /定义选择调整报警温度上限和下限（1为上限，0为上限）  sbit HonGDENG=

8、P20; sbit LVDENG=P21; /定义亮灯 signed char m; /温度值全局变量 bit sign=0; /外部中断状态标志 signed char shangxian=30; /上限报警温度，默认值为30 signed char xiaxian=15; /下限报警温度，默认值为15 uchar code LEDData=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf;  void Delay(uint i) while( i- );  void Init

9、_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ=1; Delay(8); /稍作延时 DQ=0; /单片机将DQ拉低 Delay(80); /精确延时，大于480us DQ=1; /拉高总线 Delay(14); x=DQ; /稍作延时后 如果X=0则初始化成功，X=1则初始化失败 Delay(20);  unsigned char ReadOneChar(void) unsigned char i=0; unsigned char dat=0; for (i=8;i0;i-) DQ=0; /给脉冲信号 dat=1; DQ=1; /给脉冲信号 不得用

10、于商业用途仅供个人参考 if(DQ) dat|=0x80; Delay(4); return(dat);  void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ=0; DQ=dat&0x01; Delay(5); DQ=1; dat=1; void Tmpchange(void) /发送温度转换命令 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x44); /启动温度转换  unsig

11、ned int ReadTemperature(void) unsigned char a=0; unsigned char b=0; unsigned int t=0; float tt=0; Tmpchange(); Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器 a=ReadOneChar(); /读低8位 b=ReadOneChar(); /读高8位 t=b; tshangxian ) HonGDENG=1; / 温度高于范围红灯亮 else HonGDENG=0; if(mxia

12、xian) LVDENG=1; /温度低于范围绿灯亮 else LVDENG=0; p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; P0=LEDDatad; /显示小数点后一位 p2_4=1;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; Delay(300); p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; /显示个位 P0=LEDDatac; dp=0; /显示小数点 p2_4=0;p2_5=1;p2_6=0;p2_7=0; Delay(300); p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; /显示十位 P0=LEDDatab; p2_4=0;p2_5=

13、0;p2_6=1;p2_7=0; Delay(300); p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; /显示百位 P0=LEDDataa; p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=1; Delay(300); /关闭显示 p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; disptiaozheng() uchar f,g,j,k; 不得用于商业用途仅供个人参考 f=shangxian/10; g=shangxian_x0010_; j=xiaxian/10; k=xiaxian_x0010_; p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; P0

14、=0xc0; /显示0 p2_4=1;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; Delay(200); p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; P0=0xc0; /显示0 p2_4=0;p2_5=1;p2_6=0;p2_7=0; Delay(200); p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; if(SET=1) P0=LEDDatag; dp=0; /显示上限温度个位 else P0=LEDDatak; dp=0; p2_4=0;p2_5=0;p2_6=1;p2_7=0; Delay(200); p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0

15、; if(SET=1) P0=LEDDataf; /显示上限温度十位 else if(f=0) P0=0x00; /不显示下限温度十位 else P0=LEDDataj; /显示下限温度十位 p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=1; Delay(200); p2_4=0;p2_5=0;p2_6=0;p2_7=0; / 关闭显示 Delay(20);  void int0(void) interrupt 0 EX0=0; /关外部中断0 sign=1; if(SET=1) shangxian+; else xiaxian+; Delay(500);

16、EX0=1;  void int1(void) interrupt 2 EX1=0; / 关外部中断1 sign=1; 不得用于商业用途仅供个人参考 if(SET=1) shangxian-; else xiaxian-; Delay(500); EX1=1;  void main(void) uint z; IT0=1; IT1=1; EX0=1; EX1=1; EA=1; ReadTemperature(); HonGDENG=0; LVDENG=0 ; for(z=0;z100;z+) Disp_init(); while(1) Disp_Temp

17、erature(); if(sign=1) for(z=0;z300;z+) disptiaozheng(); sign=0; 不得用于商业用途仅供个人参考 仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。 For personal use only in study and research; not for commercial use. Nur fr den pers?nlichen fr Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden. Pour l tude et la recherche uniquement des fins personnelles; pas des fins commerciales. , , . 以下无正文 不得用于商业用途

温度传感器电路设计：基于USB的温度传感器电路的设计

描述
使用模拟MCU，LDO，外部热敏电阻和一些分立器件，您可以构建高精度的温度传感应用。
图1中的电路显示了Analog DevicesADuC7122精密模拟微控制器的工作原理可用于精确的热敏电阻温度监测应用。 ADuC7122集成了多通道12位SAR ADC，12个12位DAC，1.2 V内部基准电压源，以及ARM7内核，126 kB闪存，8 kB SRAM以及各种数字外设，如UART，定时器，SPI ，以及两个I2C接口。 ADuC7122连接到4.7kω热敏电阻。
图1：ADuC7122用作温度监控器，与热敏电阻连接（简化原理图，所有连接均未由于ADuC7122（7 mm×7 mm，108球BGA封装）的小外形尺寸，整个电路可以安装在极小的PCB上，从而进一步降低了成本。
与RTD类似，热敏电阻是低成本的温度敏感电阻器，由固体半导体材料构成，具有正或负温度系数。热敏电阻价格低廉，灵敏度高。它们检测温度的微小变化，这是RTD或热电偶无法观察到的。但是，热敏电阻是高度非线性的;因此，如果不应用线性化技术，它们仅限于具有非常窄的温度范围的应用。电路线性化技术可以用软件完成。
尽管功能强大的ARM7内核和高速SAR ADC，ADuC7122仍然提供低功耗解决方案。 ARM7内核运行在326.4 kHz且主ADC处于活动状态并测量外部温度传感器，整个电路通常消耗7 mA。在温度测量之间，可以关闭ADC和/或微控制器，以进一步降低功耗。
电路描述
图1所示电路完全由USB接口供电。使用ADP3333（3.3V）低压差线性稳压器将USB的5 V电源调节至3.3 V. 3.3 V稳压电源为ADuC7122提供DVDD电压。如图所示，ADuC7122的AVDD电源具有额外的滤波功能。滤波器也放置在线性稳压器输入端的USB电源上。
在此应用中使用ADuC7122的以下功能：
12位SAR ADC。
ARM7TDMI内核：功能强大的16/32位ARM7内核，集成126 kB闪存和SRAM内存，运行用户代码，用于配置和控制ADC，处理来自热敏电阻传感器的ADC转换通过UART/USB接口控制通信。
UART：UART用作主机PC的通信接口。
两个外部开关/按钮（未显示）用于强制部件进入闪光启动模式。通过将DOWNLOAD保持为低电平并切换RESET开关，ADuC7122将进入引导模式而不是正常用户模式。在引导模式下，可以使用USB接口通过I2CWSD工具重新编程内部闪存。
BUF_VREF：带隙参考还通过缓冲器连接到BUF_VREF1和BUF_VREF2引脚，这些引脚可用作系统中其他电路的参考。这些引脚应连接至少0.1μF的电容，以降低噪声。
电路中使用的热敏电阻为4.7kω电阻，型号为NCP18XM472。它采用0603表面贴装封装。图2电路中使用的热敏电阻在25°C时具有以下规格：?=3500（?参数描述电阻与温度的关系）和电阻（R25）=4.7kω。
图2：采用ADuC7122实现的简单温度传感器电路。
ADuC7122的USB接口采用FT232R UART转USB收发器实现，可转换USB直接向UART协议发送信号。
除了图1所示的去耦之外，USB电缆本身应该有一个铁氧体，以增加EMI/RFI保护。该电路中使用的铁氧体磁珠是Taiyo Yuden，BK2125HS102-T，在100 MHz时阻抗为1,000ω。
电路必须在具有大面积接地平面的多层PC板上构建。必须使用适当的布局，接地和去耦技术来实现最佳性能。
图2中的输入热敏电阻电路设计用于在0°C至90°C范围内进行精确的温度测量。请注意，此系统不包含温度校准。该电路包含一个简单的热敏电阻电路，不包含电路线性化。如果该电路采用线性化技术，它可以在更宽的温度范围内工作;然而，这会降低传感器的分辨率。
图2中的电路设置为分压器配置。这将允许我们使用以下公式将ADC结果D转换为RTH（热敏电阻）电阻的测量值：
一旦计算出热敏电阻的电阻，就可以使用Steinhart-Hart方程确定当前的温度传感器。 Steinhart-Hart方程的简化?参数变化的传统形式为：
其中：
T2=未知温度V1=298Kβ=热敏电阻@ 298K或25°C的β参数。 β=3500 R25=热敏电阻@ 298K或25°C的电阻。 R25=4.7kωRTH=热敏电阻的电阻@未知温度，由上式计算得出
图3描绘了ADuC7122对图2中详细说明的热敏电阻传感器的响应温度。
图3：ADuC7122热敏电阻传感器测量输出（转换为伏特），ADCO与温度的关系。
代码说明
源代码和超级终端配置用于测试连接电路的文件可以通过下载为zip文件。
UART配置为波特率为9600,8个数据位，无奇偶校验且无流量控制。如果电路直接连接到PC，则可以使用通信端口查看应用程序（如HyperTerminal）查看程序发送到UART的结果（图4）。对源代码进行了注释，以便于理解和操作。使用KeilμVision3应用程序编译和测试代码。
图4：HyperTerminal通信端口查看应用程序的输出。
常见变化
ADP3333（3.3 V）可替换为ADP120（2.5 V），具有更宽的工作温度范围（-40°C至+ 125°C），功耗更低（通常为20μA与70μA相比，但具有较低的最大输入电压范围（5.5 V与12 V）。注意，可以使用标准JTAG接口对ADuC7122进行编程或调试。对于标准的UART至RS-232接口，FT232R收发器可以替换为需要3 V电源的ADM3202等设备。
此处描述的热敏电阻电路可以适用于其他精密模拟微控制器，如ADuC7020系列，ADuC7023和ADuC7061系列。
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温度传感器电路设计：温度传感器电路的设计方案

温度检测和控制应用的范围非常广泛，所以有许多设计可供选择。本方案提供深层次设计信息和电路，用于使用最流行的热传感器构建热检测信号链。
一般而言，设计热检测和控制系统的第一步是确定必须检测的温度范围以及工作环境温度范围。下一步是选择热传感器。热传感器的类型主要有四种：硅、热敏电阻、RTD 和热电偶。Maxim 提供完备的信号链方案或集成 IC，可接收温度变送器信号、对其进行处理，以及提供返回至控制器件的模拟或数字通信通路。
设计温度传感器电路的第一步是选择将使用的温度变送器。为实现以上目的，就需要了解被测量介质（空气、水，液体、固体）和测量温度范围。然后需要知道在测量范围内需要达到的测量精度。
常见的温度变送器包括：

在保证传感器量程必须满足应用的同时，通常还有附加选择标准，包括传感器的安装以及信号链和传感器的成本。
选定变送器后，下一步是确定如何从变送器提取有用信号并将其传输至控制器。信号析取电路称为信号链。对于每种变送器，有多种信号链可供选择，包括单芯片方案。影响选择使用哪种信号链的因素包括准确度、灵活性、设计便利性以及成本。
热电偶
热电偶由两种连接在一起的不同金属制成。金属丝之间的触点所产生的电压与温度近似成比例关系。其特性包括宽温范围（可高达+1800°C）、低成本（与封装有关）、输出电压非常低（K 型热电偶的输出大约为 40μV/°C）、合理的线性度，以及中等复杂的信号调理。热电偶要求第二个温度传感器（冷端补偿）作为温度基准，信号调理要求查找表或算法修正。
下表所示为常见的热电偶类型的输出电压与温度关系：
下图（图 1）曲线所示为温度量程范围内的电压输出。该曲线具有合理的线性度，尽管它相对于绝对线性具有明显的偏差。

图 1. K 型热电偶输出电压和温度关系。
下图所示为相对于直线近似的偏差，假设平均灵敏度为 41.28μV/°C 时在 0°C 至+1000°C 范围内为线性输出。为提高准确度，可通过计算实际值或利用查找表进行线性度修正。

图 2. K 型热电偶相对于直线近似的偏差。
如果温度范围较窄，热电偶输出非常低，利用热电偶测量温度就比较困难。由于热电偶金属丝连接到信号调理电路的铜线（或引线）时，在触点位置又会产生额外的热电偶，进一步加剧了测量的复杂性。该接触点被称为冷端（见图 3）。

图 3. 热电偶电路简图。
图 4 所示为完整的热电偶至数字输出电路。精密运放和精密电阻为热电偶输出信号提供增益。通过监测冷端位置处的温度传感器来修正冷端温度，由 ADC 提供所需分辨率的输出数据。一般情况下，需要通过校准来修正放大器失调电压，以及电阻、温度传感器和电压基准误差，并且必须进行线性化，来修正热电偶非线性温度 - 电压关系的影响。

图 4. 热电偶信号调理电路示例。
Maxim 制造的专用单芯片热电偶接口可为各种类型的热电偶实现信号调理功能，从而简化了设计工作，并大大减少放大、冷端补偿及数字化热电偶输出所需的元件数量。IC 列于“电路图”标签页。
Maxim 热电偶方案
Maxim 提供适用于热电偶传感器的单芯片和分立式信号链方案。Maxim 的单芯片热电偶至数字输出接口 IC 为 MAX。
电阻温度检测器 — RTD
RTD 本质上是阻值随温度变化的电阻。其特性包括宽温范围（高达 800°C）、卓越的精度和可重复性、合理的线性度，以及必要的信号调理功能。RTD 的信号调理通常包括一个精密电流源和一个高分辨率 ADC。尽管 RTD 的标准化程度较高，根据基材的不同，其成本会较高。铂是最常见的 RTD 材料，铂 RTD 表示为 PT-RTD，其准确度最高；其它 RTD 材料包括镍、铜和钨（罕见）。RTD 的形式有探头、表贴封装以及裸线。
确定 RTD 可用量程的一个因素是 RTD 封装。通过将铂沉积在陶瓷基片上或将铂丝安装在封装内，可制成 RTD。基片或封装相对于铂元件的膨胀率差异会引起附加误差。
对于 PT-RTD，最常见的阻值为：0°C 时，标称阻值为 100Ω （PT100）、500?（PT500）和 1kΩ （PT1000），当然也有其它电阻值。0°C 和+100°C 之间的平均斜率称为阿尔法（α）。该值与铂中的杂质及其密度有关。最常见的两个α值是：0. 和 0.，分别对应于 IEC 751 （Pt100）和 SAMA 标准。
阻值与温度的关系曲线具有适当的线性度，但有一定弯曲，可由 Callendar-Van Dusen 方程表示：
R（T）=R0（1 + aT + bT2 + c（T - 100）T3）
关于该公式的更多信息请参考 Maxim 热管理设计手册。
下图（图 5）所示为一个 PT100 RTD 的阻值 - 温度曲线，利用α进行了直线近似。注意，直线近似在 -20°C 至+120°C 范围内的精度优于±0.4°C。

图 5. PT100 RTD 电阻与温度的关系曲线，同时也显示了 0°C 至+100°C 范围内的直线近似。
图 6 所示为实际阻值与利用直线近似计算值之间的误差（单位为摄氏度）。

图 6. PT100 的非线性，与基于 0°C 至+100°C 斜率的线性近似比较。
简单 2 线 RTD 的信号调理通常包括一个精密电阻（基准电阻），与 RTD 串联。对 RTD 和精密基准电阻施加电流的电流源，连接至高分辨率 ADC 的输入。基准电阻两端的电压为 ADC 的基准电压。ADC 的转换结果为 RTD 电阻与基准电阻之比。图 7 所示为简单 RTD 信号调理电路示例。
有几种常见变种。电流源可能集成至 ADC，或者可能省去电流源并利用电压源为 RTD-RREF 分压器提供偏压。因为电压源只有在连接 RTD 和电路的线阻极低时才具有高准确度结果，所以该方法不像电流源那么常见。

图 7. RTD 信号调理简化图。
3 线或 4 线 RTD 接口
如果 RTD 的电缆电阻较大（对 PT100 而言通常为数 m?），一般使用 3 线或 4 线 RTD。4 线接口采用加载和感应连接 RTD，以消除线阻效应；3 线提供一种折中方案，部分抵消线阻效应。尽管外部线性电路可在有限温度范围内提供较好的线性化，但通常使用查找表实现线性化。
为测量 RTD 的电阻，必须有一个小电流（大约 1 mA）通过传感器，产生必要的电压降。高电流致使 RTD 的铂元素加热至 RTD 的环境温度以上（也称为焦耳热效应）。热量与 RTD 中的电功率（P=I2R）以及 RTD 检测元件与 RTD 环境之间的热传递成比例。
最常用的 RTD 容限标准有美国标准（ASTM E1137） A 级和 B 级，以及欧盟标准 IEC 751 A 级和 B 级。

其中|t|为绝对温度值，单位为°C。
Maxim RTD 方案
Maxim 提供单芯片和分立式信号链方案，用于 RTD 传感器。Maxim 的单芯片 RTC 至数字输出接口为 MAX。
热敏电阻
热敏电阻是一种热变电阻，一般由半导体材料制成，如金属氧化物陶瓷或高分子材料。应用最广泛的热敏电阻是负温度系数（NTC）电阻。热敏电阻可以是探头、表贴、裸线等不同形式的专用封装。
热敏电阻能够测量中等温度范围（通常可达+150°C，有些热敏电阻可以测量更高温度），成本为中 / 低等（取决于准确度），线性度虽然较差，但具有可重复性。热敏电阻的线性度随温度波动较大。在 0°至 70°C 温度范围内，热敏电阻的非线性可达±2°C 至±2.5°C；在 10°至 40°C 温度范围内的典型非线性可达±0.2°C。
使用热敏电阻的一种简单、常见方法是使用分压器，如图 8 所示，其中的一个热敏电阻和一个定值电阻形成一个分压器，其输出被一个模数转换器（ADC）数字化。

图 8. 图中的基本电路说明了热敏电阻如何连接至 ADC。电阻 R1 和热敏电阻形成一个分压器，其输出电压依赖于温度。
NTC 热敏电阻在较宽温度范围内的负温度系数较大。常见 NTC 的电阻值与温度之间的关系请参见图 9。对于较宽温度范围内的线性和对数修正，这是个问题。

图 9. 标准 NTC 的电阻 - 温度曲线。标称电阻为 10kΩ @ +25°C。注意曲线（a）的非线性和较高负温度系数。曲线（b）为对数坐标，也呈现明显的非线性。
NTC 在较宽温度范围内的非线性会影响选择用于数字化温度信号的 ADC。由于图 9 中的曲线斜率在极温时下降明显，所以与 NTC 一起使用的任何 ADC 的有效温度分辨率在这些极温下都受限，这就通常要求使用高分辨率 ADC。
如图 8 所示一样，将 NTC 与定值电阻组合使用，可提供一定的线性度，如图 10 所示。通过选择合适的定值电阻值，可将曲线上线性度最好的温度范围平移至满足具体的应用需求。

图 10. 如图 9 所示设计一个 NTC 分压器有助于在有限的温度范围内线性化 NTC 的阻值曲线。NTC 和外部电阻 R1 上的电压表示为温度的函数。注意电压在 0°C 至+70°C 范围内大体呈线性。
对于较宽温度范围的应用，常见方法是使用 Steinhart–Hart 方程，这提供了三阶近似。Steinhart–Hart 方程中，200°C 温度范围内的误差一般小于 0.02?C。
Maxim 热敏电阻方案
Maxim 生产几款基于单芯片热敏电阻的不同数字输出 IC。MAX 设计用于 RTD，也是用于热敏电阻的极好选择。
硅传感器
硅温度传感器具有模拟或数字输出。尽管硅传感器的温度范围有限，但易于使用，并且许多具有附加功能，例如温度监控器功能。
模拟温度传感器
如果需要通过电流环路将输出发送至监测设备，模拟温度传感器非常有用。这种情况下也可转换为数字输出，但信号经过两个额外的转换步骤。
模拟温度传感器 IC 利用双极晶体管的热特性来形成一路与温度成正比的输出电压，有些情况下为电流。
最简单的模拟温度传感器只有三个有源连接：地、电源电压输入和输出。其它具有增强特性的模拟传感器还有更多的输入或输出，例如比较器或电压基准输出。
图 11 所示为典型的模拟温度传感器， MAX6605 的输出电压 - 温度曲线；图 12 所示为该传感器相对于直线的偏差。在 0°C 至+85°C 温度范围，线性度大约在±0.2°C 之内，这相对于热敏电阻、RTD 及热电偶来说是相当好的。

图 11. MAX6605 模拟温度检测 IC 的输出电压 - 温度曲线。

图 12. MAX6605 输出电压相对于直线的偏差。从 0°C 至+85°C 内的线性度在大约±0.2°C 范围之内。
模拟温度传感器可具有非常优异的准确度。例如，DS600 在 -20°C 至+100°C 范围内的保证准确度为±0.5°C；也有误差容限较大的模拟传感器，但是其中许多都具有非常小的工作电流（数量级为最大 15μA），并且封装很小（例如 SC70）。
数字温度传感器
将一个模拟温度传感器与一个 ADC 集成在一起，是创建具有直接数字接口的温度传感器的简单方式。这样的器件通常被称为数字温度传感器或本地数字温度传感器。“本地”是指传感器测量的是其自身的温度，而远端传感器测量的是外部 IC 或分立式晶体管的温度。
图 13 所示为两个数字温度传感器的框图。图 13a 所示为一个简单测量温度的传感器，并通过一个 3 线数字接口输出结果数据。图 13b 所示的器件具备更多特性，例如过温 / 欠温输出、为这些输出设置触发门限的寄存器，以及 EEPROM。

图 13. 本地数字温度传感器框图。（a） 带有串行数字输出的简单传感器。（b） 具有更多功能的传感器，例如过温 / 欠温报警输出和用户 EEPROM。
使用数字温度传感器的好处之一是传感器的准确度指标内包括了在将温度值数字化时所产生的所有误差；相比之下，模拟温度传感器的规定误差还必须加上 ADC、放大器、电压基准或传感器所使用的其它元件的规定误差。极高性能数字温度传感器的例子之一是 MAX，在 -40°C 至+105°C 温度范围内的准确度达到±0.5°C。MAX 可用于 -55°C 至+125°C 温度范围，最大温度误差只有±0.7°C，分辨率为 16 位（0.°C）。
大多数数字温度传感器都具有一路或多路输出来指示实测温度已经超出了预设（通常软件可编程）限值。输出行为可以像一个比较器输出一样，当温度高于门限时为一种状态，当温度低于门限时为另一种状态。另一种常见的输出实现方法就像一个中断，只有主控设备采取动作进行响应后才会被复位。
数字温度传感器可带有各种各样的数字接口，包括 I2C、SMBusTM、SPITM、1-Wire?和 PWM。