2. 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

2.1 電子溫度計(jì)

憑借其高精度的溫度測(cè)量能力和醫(yī)療級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的支持，TMP119非常適合用于電子溫度計(jì)，能夠?yàn)橛脩籼峁?zhǔn)確的體溫測(cè)量結(jié)果。

2.2 無(wú)線環(huán)境傳感器

在無(wú)線環(huán)境傳感器中，TMP119的低功耗特性可以延長(zhǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間，同時(shí)高精度的溫度測(cè)量能夠?yàn)?a href="http://www.makelele.cn/v/tag/1453/" target="_blank">環(huán)境監(jiān)測(cè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.3 恒溫器

TMP119的可編程溫度警報(bào)限制功能，使得它可以用于恒溫器的設(shè)計(jì)，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制。

2.4 汽車測(cè)試設(shè)備

在汽車測(cè)試設(shè)備中，TMP119可以對(duì)汽車內(nèi)部的溫度進(jìn)行精確測(cè)量，為汽車的性能測(cè)試和故障診斷提供重要的數(shù)據(jù)支持。

2.5 可穿戴健身和活動(dòng)監(jiān)測(cè)器

低功耗和高精度的特點(diǎn)，使得TMP119成為可穿戴健身和活動(dòng)監(jiān)測(cè)器中溫度監(jiān)測(cè)的理想選擇，能夠在不影響設(shè)備續(xù)航的前提下，提供準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)。

2.6 冷鏈資產(chǎn)跟蹤

在冷鏈物流中，TMP119可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)貨物的溫度，確保貨物在運(yùn)輸過(guò)程中的質(zhì)量安全。

2.7 燃?xì)獗砗蜔崃勘?/h3>

TMP119可以用于燃?xì)獗砗蜔崃勘碇校瑢?duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.8 溫度變送器

作為溫度變送器的核心部件，TMP119能夠?qū)囟刃盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)溫度的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)測(cè)。

3. 詳細(xì)功能解析

3.1 電源啟動(dòng)

當(dāng)電源電壓達(dá)到工作范圍后，設(shè)備需要1.5ms的時(shí)間進(jìn)行啟動(dòng)，之后才能開始進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。設(shè)備也可以被編程為在關(guān)機(jī)模式下啟動(dòng)。在第一次轉(zhuǎn)換完成之前，溫度寄存器讀取值為 -256°C。

3.2 平均功能

用戶可以通過(guò)設(shè)置AVG[1:0]位，配置設(shè)備對(duì)多次溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行平均。例如，當(dāng)AVG設(shè)置為01時(shí)，設(shè)備會(huì)執(zhí)行8次轉(zhuǎn)換，并將這些轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行累加，最后輸出平均值。平均功能可以有效減少轉(zhuǎn)換結(jié)果中的噪聲，但會(huì)增加平均活動(dòng)電流消耗，因?yàn)樗鼤?huì)增加轉(zhuǎn)換周期中的活動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)間。

3.3 溫度結(jié)果和限制

每次轉(zhuǎn)換完成后，設(shè)備會(huì)將轉(zhuǎn)換結(jié)果更新到溫度寄存器中。溫度寄存器的數(shù)據(jù)采用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，分辨率為7.8125m°C。TMP119還具有警報(bào)狀態(tài)標(biāo)志和警報(bào)引腳功能，通過(guò)比較溫度結(jié)果與高、低限制寄存器中的值，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時(shí)，會(huì)相應(yīng)地設(shè)置或清除配置寄存器中的狀態(tài)標(biāo)志。

3.4 應(yīng)變?nèi)莶?/h3>

TMP119的內(nèi)部應(yīng)變?nèi)莶钐匦裕軌蛴行p輕由于DSBGA封裝在制造過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)變所導(dǎo)致的誤差。通過(guò)將多個(gè)TMP119設(shè)備焊接到剛性PCB上，并在不同的彎曲方向下進(jìn)行測(cè)試，可以發(fā)現(xiàn)TMP119在應(yīng)變條件下的溫度誤差明顯小于非應(yīng)變?nèi)萑淘O(shè)備。

3.5 設(shè)備功能模式

• 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式：當(dāng)配置寄存器中的MOD[1:0]位設(shè)置為00或10時(shí)，設(shè)備進(jìn)入連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。在該模式下，設(shè)備會(huì)持續(xù)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，并在每次活動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后更新溫度結(jié)果寄存器。用戶可以通過(guò)讀取配置寄存器或溫度結(jié)果寄存器來(lái)清除數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志，從而確定轉(zhuǎn)換是否完成。
• 關(guān)機(jī)模式（SD）：當(dāng)MOD[1:0]位設(shè)置為01時(shí)，設(shè)備會(huì)立即中止當(dāng)前正在運(yùn)行的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)入低功耗關(guān)機(jī)模式。在該模式下，設(shè)備會(huì)關(guān)閉所有活動(dòng)電路，典型功耗僅為250nA，適合用于電池供電的系統(tǒng)和其他低功耗應(yīng)用。
• 單次轉(zhuǎn)換模式（OS）：當(dāng)MOD[1:0]位設(shè)置為11時(shí)，設(shè)備會(huì)執(zhí)行一次溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)入低功耗關(guān)機(jī)模式。單次轉(zhuǎn)換模式的持續(xù)時(shí)間僅受AVG位設(shè)置的影響，CONV位不會(huì)影響單次轉(zhuǎn)換的持續(xù)時(shí)間。
• 熱模式和警報(bào)模式：TMP119的內(nèi)置熱模式和警報(bào)功能可以根據(jù)溫度是否超過(guò)設(shè)定的限制或是否在特定溫度范圍內(nèi)，向用戶發(fā)出警報(bào)。在警報(bào)模式下，設(shè)備會(huì)比較轉(zhuǎn)換結(jié)果與高、低限制寄存器中的值，當(dāng)溫度超出范圍時(shí)，會(huì)設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志，并通過(guò)警報(bào)引腳發(fā)出信號(hào)。在熱模式下，設(shè)備僅比較溫度是否超過(guò)高限制值，當(dāng)溫度超過(guò)高限制時(shí)，設(shè)置HIGH_Alert狀態(tài)標(biāo)志，當(dāng)溫度低于低限制時(shí)，清除該標(biāo)志。

3.6 編程

• EEPROM編程：TMP119具有用戶可編程的EEPROM，可用于存儲(chǔ)上電復(fù)位（POR）值，如高限制寄存器、低限制寄存器、轉(zhuǎn)換周期時(shí)間、平均模式、轉(zhuǎn)換模式、警報(bào)功能模式和警報(bào)極性等，還可以存儲(chǔ)四個(gè)16位的通用數(shù)據(jù)。為了防止意外編程，EEPROM默認(rèn)是鎖定的。編程時(shí)，需要先解鎖EEPROM，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入，編程完成后，需要發(fā)出通用調(diào)用復(fù)位命令，將編程數(shù)據(jù)加載到相應(yīng)的寄存器中，并自動(dòng)鎖定EEPROM。
• 指針寄存器：8位的指針寄存器用于尋址給定的數(shù)據(jù)寄存器，復(fù)位值為00。
• I2C和SMBus接口：TMP119作為目標(biāo)設(shè)備，通過(guò)SDA和SCL引腳連接到兩線、SMBus和I2C接口兼容總線上。該接口支持快速（1kHz至400kHz）模式的傳輸協(xié)議，寄存器字節(jié)按最高有效字節(jié)優(yōu)先的順序發(fā)送。
• 總線概述：總線由控制器設(shè)備控制，控制器負(fù)責(zé)生成串行時(shí)鐘（SCL）、控制總線訪問以及生成START和STOP條件。
• 串行總線地址：TMP119具有一個(gè)地址引腳，允許在單總線上尋址多達(dá)四個(gè)設(shè)備。通過(guò)將ADD0引腳連接到GND、V+、SDA或SCL，可以設(shè)置不同的設(shè)備地址。
• 讀寫操作：用戶可以通過(guò)向指針寄存器寫入寄存器地址來(lái)訪問TMP119上的特定寄存器。讀取時(shí)，使用最后一次寫入操作存儲(chǔ)在指針寄存器中的值來(lái)確定要讀取的寄存器。
• 目標(biāo)模式操作：TMP119可以作為目標(biāo)接收器或目標(biāo)發(fā)射器。作為目標(biāo)接收器，控制器先發(fā)送目標(biāo)地址，然后發(fā)送指針寄存器，最后發(fā)送數(shù)據(jù)；作為目標(biāo)發(fā)射器，控制器發(fā)送目標(biāo)地址后，TMP119發(fā)送寄存器數(shù)據(jù)。
• SMBus警報(bào)功能：TMP119支持SMBus警報(bào)功能。當(dāng)警報(bào)引腳連接到SMBus警報(bào)信號(hào)且控制器檢測(cè)到警報(bào)條件時(shí)，控制器可以發(fā)送SMBus ALERT命令，TMP119會(huì)響應(yīng)并返回目標(biāo)地址，通過(guò)目標(biāo)地址的最低位指示警報(bào)是由溫度超過(guò)高限制還是低于低限制引起的。
• 通用調(diào)用復(fù)位功能：TMP119響應(yīng)兩線通用調(diào)用地址（0000 000），如果第二個(gè)字節(jié)為0000 0110，則將內(nèi)部寄存器復(fù)位為上電值。
• 超時(shí)功能：如果SCL線被控制器保持低電平或SDA線被TMP119保持低電平超過(guò)35ms（典型值），TMP119會(huì)復(fù)位串行接口，釋放SDA線并等待主機(jī)控制器的START條件。

4. 應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

4.1 應(yīng)用信息

TMP119可用于測(cè)量設(shè)備安裝位置的溫度，其可編程地址選項(xiàng)允許在單條串行總線上同時(shí)監(jiān)測(cè)多達(dá)四個(gè)位置的溫度。在解碼溫度數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用C代碼將16位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度值。

4.2 典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

• 設(shè)計(jì)要求：TMP119作為目標(biāo)設(shè)備，通過(guò)I2C兼容串行接口與主機(jī)通信。SDA和ALERT引腳需要上拉電阻，推薦值為5kΩ。建議在V+和GND之間連接一個(gè)0.1μF的旁路電容。ADD0引腳可用于選擇四個(gè)可能的唯一目標(biāo)ID地址。ALERT輸出引腳可連接到微控制器的中斷引腳，當(dāng)溫度超過(guò)可編程限制時(shí)觸發(fā)事件。
• 詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程
  • 噪聲和平均：在禁用平均功能時(shí)，設(shè)備的溫度采樣分布覆蓋約六個(gè)相鄰代碼，噪聲區(qū)域在全電源和全溫度范圍內(nèi)保持不變，標(biāo)準(zhǔn)偏差約為1 LSB。設(shè)備提供1、8、32或64次轉(zhuǎn)換的平均工具，8次采樣平均可以將內(nèi)部噪聲分布降低到理論最小值2 LSB。在噪聲較大的系統(tǒng)環(huán)境中，建議使用更高的平均次數(shù)。
  • 自熱效應(yīng)（SHE）：在ADC轉(zhuǎn)換過(guò)程中，TMP119會(huì)產(chǎn)生一定的功耗，從而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱。在進(jìn)行精確測(cè)量時(shí)，需要考慮自熱效應(yīng)。可以通過(guò)系統(tǒng)校準(zhǔn)、使用單次轉(zhuǎn)換模式、選擇合適的電源電壓、優(yōu)化PCB布局等方法來(lái)降低自熱效應(yīng)的影響。
  • 同步溫度測(cè)量：當(dāng)需要同時(shí)在四個(gè)不同位置進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，可以通過(guò)觸發(fā)復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)同步采樣。將四個(gè)設(shè)備的控制寄存器設(shè)置為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式（CC），轉(zhuǎn)換周期時(shí)間為16s，然后通過(guò)總線通用調(diào)用復(fù)位命令觸發(fā)所有設(shè)備同時(shí)進(jìn)行溫度采樣。

4.3 電源供應(yīng)建議

TMP119的電源供應(yīng)范圍為1.7V至5.5V，需要在設(shè)備的電源和地引腳附近放置一個(gè)電源旁路電容，推薦值為100nF。對(duì)于噪聲較大或阻抗較高的電源，可能需要額外的去耦電容來(lái)抑制電源噪聲。

4.4 布局要點(diǎn)

• 布局指南：根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，如測(cè)量固體表面溫度、移動(dòng)空氣溫度或靜止空氣溫度，需要采用不同的布局策略。例如，在測(cè)量固體表面溫度時(shí)，應(yīng)使用厚度最小的PCB，避免PCB彎曲，覆蓋底部銅平面，使用導(dǎo)熱膏等；在測(cè)量移動(dòng)空氣溫度時(shí)，可使用較厚銅層的PCB，垂直放置PCB；在測(cè)量靜止空氣溫度時(shí)，應(yīng)減小電路板的熱質(zhì)量，進(jìn)行熱隔離等。
• 布局示例：提供了YBG封裝的布局建議，包括電源旁路電容、上拉電阻、過(guò)孔等的布局位置。

4.5 寄存器映射

TMP119具有多個(gè)寄存器，包括溫度結(jié)果寄存器、配置寄存器、高限制寄存器、低限制寄存器、EEPROM解鎖寄存器、EEPROM寄存器、溫度偏移寄存器和設(shè)備ID寄存器等。每個(gè)寄存器都有其特定的功能和操作方法，通過(guò)對(duì)這些寄存器的配置和操作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)TMP119的各種功能控制。

5. 總結(jié)

TMP119數(shù)字溫度傳感器以其高精度、低功耗、寬電源范圍、豐富的功能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子工程師在溫度監(jiān)測(cè)和控制方面提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和場(chǎng)景，合理配置TMP119的各項(xiàng)參數(shù)，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)和布局，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，要注意遵循相關(guān)的使用規(guī)范和注意事項(xiàng)，確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。你在使用TMP119過(guò)程中遇到過(guò)哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。