±0.5°C SPI ADT7310 特性

±0.5°C SPI ADT7310 特性
±0.5°C精度、16位数字
SPI温度传感器
ADT7310
特性
应用
高性能
温度精度
±0.5°C(−40°C至+105°C,2.7 V至3.6 V)
±0.4°C(−40°C至+105°C,3.0 V)
16位温度分辨率:0.0078°C
上电后快速完成首次温度转换:6 ms
易于实施
用户无需进行温度校准/校正
无需线性校正
低功耗
1SPS(每秒采样率)省电模式
正常模式下为700 μW(3.3 V,典型值)
关断模式下为7 μW(3.3 V,典型值)
宽工作范围
温度范围:−55°C至+150°C
电压范围:2.7 V至5.5 V
可编程中断
临界过温中断
过温/欠温中断
SPI兼容接口
8引脚窄体SOIC封装,符合RoHS标准
医疗设备
环境控制系统
计算机热温监控
热保护
工业过程控制
电源系统监控器
手持式应用
概述
ADT7310是一款窄体SOIC封装高精度数字温度传感器。它
内置一个带隙温度基准源和一个13位ADC,用来监控温度
并进行数字转换,分辨率为0.0625°C。默认ADC分辨率设
置为13位(0.0625 °C)。可以通过设置配置寄存器(寄存器地址
0x01)中的位7将分辨率更改为16位(0.0078 °C)。
ADT7310的保证工作电压范围为2.7 V至5.5 V;工作电压为
3.3 V时,平均电源电流的典型值为210 μA。ADT7310提供关
断模式来实现器件断电,关断电流典型值为2 μA。ADT7310
的额定工作温度范围为−55°C至+150°C。
CT引脚属于开漏输出,当温度超过临界温度限值(可编程)
时,该引脚变为有效。默认临界温度限值为147°C。INT引脚
也属于开漏输出,当温度超过限值(可编程)时,该引脚变为
有效。INT和CT引脚能够以比较器模式或中断模式工作。
功能框图
ADT7310
SPI INTERFACE
DOUT 2
DIN 3
CS 4
INTERNAL
REFERENCE
INTERNAL
OSCILLATOR
6
CT
5
INT
7
GND
8
VDD
TCRIT
TEMPERATURE
VALUE
REGISTER
CONFIGURATION
AND STATUS
REGISTERS
THYST
REGISTER
TCRIT
REGISTER
THIGH
REGISTER
TLOW
REGISTER
TEMPERATURE
SENSOR
Σ-Δ
MODULATOR
THIGH
FILTER
LOGIC
TLOW
07789-001
SCLK 1
图1
Rev. A
Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no
responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other
rights of third parties that may result from its use. Specifications subject tochange without notice. No
license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices.
Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.
One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.
Tel: 781.329.4700
www.analog.com
Fax: 781.461.3113 ©2009–2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved.
ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文,敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误,ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性,请参考ADI提供
的最新英文版数据手册。
ADT7310
目录
特性.....................................................................................................1
状态寄存器 ................................................................................ 14
应用.....................................................................................................1
配置寄存器 ................................................................................ 15
概述.....................................................................................................1
温度值寄存器 ............................................................................ 16
功能框图 ............................................................................................1
ID寄存器 .................................................................................... 16
修订历史 ............................................................................................2
TCRIT设定点寄存器.................................................................... 16
技术规格 ............................................................................................3
THYST设定点寄存器................................................................... 17
SPI时序规格.................................................................................4
THIGH设定点寄存器................................................................... 17
绝对最大额定值...............................................................................5
TLOW设定点寄存器 ................................................................... 17
ESD警告........................................................................................5
串行接口 .......................................................................................... 18
引脚配置和功能描述 ......................................................................6
SPI命令字节............................................................................... 18
典型工作特性 ...................................................................................7
写入数据..................................................................................... 19
工作原理 ............................................................................................9
读取数据..................................................................................... 20
电路信息.......................................................................................9
与DSP或微控制器接口 ........................................................... 20
转换器详解 ..................................................................................9
串行接口复位 ............................................................................ 20
温度测量.......................................................................................9
INT和CT输出 ................................................................................. 21
单次采样模式 ........................................................................... 10
欠温和过温检测........................................................................ 21
1 SPS模式................................................................................... 10
应用信息 .......................................................................................... 23
连续读取模式 ........................................................................... 12
热响应时间 ................................................................................ 23
关断 ............................................................................................ 12
电源去耦..................................................................................... 23
故障队列.................................................................................... 12
温度监控..................................................................................... 23
温度数据格式 ........................................................................... 13
外形尺寸 .......................................................................................... 24
温度转换公式 ........................................................................... 13
订购指南..................................................................................... 24
寄存器 ............................................................................................. 14
修订历史
2011年12月—修订版0至修订版A
更改“特性”部分................................................................................ 1
更改表7 ............................................................................................ 14
更改表1 .............................................................................................. 3
更改表9 ............................................................................................ 16
更改图6和图9 ................................................................................... 7
更改图11 ............................................................................................ 8
更改“单次采样模式”部分和“1 SPS模式”部分 ......................... 10
更改表8 ............................................................................................ 15
更改表12、表13和表14 ................................................................ 17
更改“订购指南”.............................................................................. 24
2009年4月—修订版0:初始版
更改“关断”部分和图16................................................................. 12
Rev. A | Page 2 of 24
ADT7310
技术规格
除非另有说明,TA = −55°C至+150°C,VDD = 2.7 V至5.5 V。
表1
参数
温度传感器和ADC
精度1
最小值
ADC分辨率
温度分辨率
13位
16位
温度转换时间
快速温度转换时间
1 SPS转换时间
温度迟滞
可重复性3
直流电源抑制比(DC PSRR)
数字输出(开漏)
高输出漏电流IOH
输出高电流
输出低电压VOL
输出高电压VOH
输出电容COUT
数字输入
输入电流
输入低电压VIL
输入高电压VIH
引脚电容
数字输出(DOUT)
输出高电压VOH
输出低电压VOL
输出电容COUT
电源要求
电源电压
电源电流
3.3 V时
5.5 V时
1 SPS电流
3.3V时
5.5V时
关断电流
3.3 V时
5.5 V时
正常模式功耗
1 SPS模式功耗
1
2
3
典型值
最大值 单位
测试条件/注释
−0.05
±0.4 2
±0.44
±0.5
±0.5
±0.7
±0.8
±1.0
TA = −40°C 至 +105°C, VDD = 3.0 V
TA = −40°C 至 +105°C, VDD = 2.7 V 至 3.3 V
TA = −55°C 至 +125°C, VDD = 3.0 V
TA = −40°C 至 +105°C, VDD = 2.7 V 至 3.6 V
TA = −55°C 至 +150°C, VDD = 2.7 V 至 3.6 V
TA = −40°C 至 +105°C, VDD = 4.5 V 至 5.5 V
TA = −55°C 至 +150°C, VDD = 2.7 V 至 5.5 V
符号位加12 ADC位的二进制补码温度值(上
电默认分辨率)
符号位加15 ADC位的二进制补码温度值(配
置寄存器中位7 = 1)
13
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
Bits
16
Bits
0.0625
0.0078
240
6
60
±0.002
±0.015
0.1
°C
°C
ms
ms
ms
°C
°C
°C/V
13位分辨率(符号位 + 12位)
16位分辨率(符号位 + 15位)
连续转换模式和单次采样转换模式
仅首次上电转换
1 SPS模式的转换时间
温度循环:25°C至125°C再返回至25°C
TA = 25°C
TA = 25°C
5
1
0.4
µA
mA
V
V
pF
CT和INT引脚上拉至5.5 V
VOH = 5 .5V
IOL = 2 mA @ 5.5 V, IOL = 1 mA @ 3.3 V
±1
0.4
VIN = 0 V 至 VDD
10
µA
V
V
pF
0.4
50
V
V
pF
ISOURCE = ISINK = 200 µA
IOL = 200 µA
5.5
V
250
300
µA
µA
转换时的峰值电流,SPI接口无效
转换时的峰值电流,SPI接口无效
µA
µA
VDD = 3.3 V,1 SPS模式,TA = 25°C
VDD = 5.5 V,1 SPS模式,TA = 25°C
µA
µA
µW
µW
关断模式下的电源电流
关断模式下的电源电流
VDD = 3.3 V,25°C下,正常模式
VDD = 3.3 V、TA = 25°C条件下的功耗
0.1
0.7 × VDD
3
0.7 × VDD
5
VOH − 0.3
2.7
210
250
46
65
2.0
5.2
700
150
15
25
精度包括寿命漂移。
等效3 σ限值为±0.33°C。提供该3 σ规格的目的是支持与使用这些限值的其它供应商产品进行比较。
基于10次读数的移动平均值。
Rev. A | Page 3 of 24
ADT7310
SPI时序规格
除非另有说明,TA = −55°C至+150°C,VDD = 2.7 V至5.5 V。所有输入信号均指定上升时间(tR) = 下降时间(tF) = 5 ns(10%
至90%的VDD)并从1.6 V电平起开始计时。
表2
参数1,2
在TMIN和TMAX条件下的限值(B级)
单位
条件/注释
t1
t2
t3
t4
t5
t6
0
100
100
30
25
0
60
80
10
80
0
0
60
80
10
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最大值)
ns(最大值)
ns(最小值)
ns(最大值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最大值)
ns(最大值)
ns(最小值)
CS 下降沿到SCLK有效沿建立时间3
SCLK高电平脉冲宽度
SCLK低电平脉冲宽度
数据有效到SCLK沿建立时间
数据有效到SCLK沿保持时间
SCLK有效沿到数据有效延迟时间3
VDD = 4.5 V至5.5 V
VDD = 2.7 V至3.6 V
CS无效沿后的总线释放时间
t74
t8
t9
t10
CS 上升沿到SCLK沿保持时间
CS 下降沿到DOUT有效时间
VDD = 4.5 V至5.5 V
VDD = 2.7 V至3.6 V
SCLK无效沿到DOUT高电平
样片在初次发布期间均经过测试,以确保符合标准要求。所有输入信号均指定tR = tF = 5 ns(10%到90%的VDD)并从1.6V电平起开始计时。
参见图2。
SCLK有效沿为SCLK的下降沿。
4
这意味着,时序特性所给出的时间是该器件真正的总线释放时间,因而与外部总线负载电容无关。
1
2
3
CS
t2
1
SCLK
t4
t8
t3
2
7
3
8
2
7
8
t5
MSB
DIN
1
LSB
t6
t9
DOUT
图2. SPI时序详图
ISINK (1.6mA WITH VDD = 5V,
100µA WITH VDD = 3V)
1.6V
图 3. 用于确定时序特性的负载电路
Rev. A | Page 4 of 24
07789-004
10pF
ISOURCE (200µA WITH VDD = 5V,
100µA WITH VDD = 3V)
t7
LSB
MSB
TO
OUTPUT
PIN
t10
07789-002
t1
ADT7310
绝对最大额定值
注意,超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损
表3
1
2
3
坏。这只是额定最值,不表示在这些条件下或者在任何其
额定值
–0.3 V 至 +7 V
–0.3 V 至 VDD + 0.3 V
–0.3 V 至 VDD + 0.3 V
–0.3 V 至 VDD + 0.3 V
–0.3 V 至 VDD + 0.3 V
–0.3 V 至 VDD + 0.3 V
2.0 kV
–55°C 至 +150°C
–65°C 至 +160°C
150°C
它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下,器件能
够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器
件的可靠性。
1.2
121°C/W
56°C/W
220°C
260°C (0°C)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
MAX PD = 3.4mW AT 150°C
–55
–50
–40
–30
–20
–10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
0
20秒至40秒
3°C/秒(最大值)
–6°C/秒(最大值)
8分钟(最大值)
TEMPERATURE (°C)
07789-003
WMAX = (TJMAX − TA2)/θJA
MAXIMUM POWER DISSIPATION (W)
参数
VDD至GND
DIN输入电压至GND
DOUT电压至GND
SCLK输入电压至GND
CS输入电压至GND
CT和INT输出电压至GND
ESD额定值(人体模型)
工作温度范围
存储温度范围
最高结温TJMAX
8引脚SOIC-N (R-8)
功耗1
热阻3
θJA(结至环境,静止空气)
θJC(结至外壳)
IR回流焊
峰值温度(符合RoHS
标准封装)
峰值温度时间
上斜坡速率
下斜坡速率
从25°C至峰值温度的时间
图4. SOIC_N最大功耗与温度的关系
ESD警告
以上数值与器件封装相关(器件使用在标准2层PCB上)。由此可得出最
差条件θJA和θJC。最大功耗与环境温度(TA)的关系曲线见图4。
TA = 环境温度。
结至外壳热阻适用于具有特定流向特性的元件,例如安装在散热器上
的元件。结至环境更适用于PCB式安装的气冷元件。
ESD(静电放电)敏感器件。
带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。
尽管本产品具有专利或专有保护电路,但在遇到高能
量ESD时,器件可能会损坏。因此,应当采取适当的
ESD防范措施,以避免器件性能下降或功能丧失。
Rev. A | Page 5 of 24
ADT7310
SCLK 1
DOUT 2
ADT7310
DIN 3
TOP VIEW
CS 4 (Not to Scale)
8
VDD
7
GND
6
CT
5
INT
07789-005
引脚配置和功能描述
图5. 引脚配置
表4. 引脚功能描述
引脚编号
1
2
3
4
5
引脚名称
SCLK
DOUT
DIN
CS
INT
6
7
8
CT
GND
VDD
描述
串行时钟输入。串行时钟用于向ADT7310的任一寄存器逐个输入数据或从其逐个输出数据。
串行数据输出。数据在SCLK下降沿逐个输出,而且在SCLK上升沿有效。
串行数据输入。此输入端提供要载入器件控制寄存器的串行数据。数据在SCLK的上升沿逐个输入寄存器。
片选输入引脚。此输入为低电平时,选择该器件。此引脚为高电平时,该器件禁用。
过温和欠温指示器。逻辑输出。上电默认设置作为低电平有效比较器中断。开漏配置。需要上拉电阻,
典型值10 kΩ。
临界过温指示器。逻辑输出。上电默认极性为低电平有效。开漏配置。需要上拉电阻,典型值10 kΩ。
模拟地和数字地。
正电源电压(2.7 V至5.5 V)。电源应通过一个0.1 μF陶瓷电容去耦至地。
Rev. A | Page 6 of 24
ADT7310
典型工作特性
0.30
1.0
0.25
0.6
5.5V CONTINUOUS
CONVERSION
3.0V CONTINUOUS
CONVERSION
MAX ACCURACY LIMITS
0.4
0.20
0.2
IDD (mA)
0
–0.2
0.15
0.10
–0.4
5.5V 1SPS
MAX ACCURACY LIMITS
–0.6
0.05
–40
–20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
TEMPERATURE (°C)
0
–100
07789-006
–1.0
–60
–50
100
150
200
图8. 工作电流与温度的关系
30
1.0
0.8
MAX ACCURACY LIMITS
25
0.6
SHUTDOWN IDD (µA)
0.4
0.2
0
–0.2
–0.4
20
15
10
5.5V
5.0V
–0.6
5
MAX ACCURACY LIMITS
–0.8
–40
–20
0
20
40
60
80
4.5V
3.3V
3.0V
2.7V
3.6V
100
TEMPERATURE (°C)
120
140
160
07789-024
TEMPERATURE ERROR (°C)
50
TEMPERATURE (°C)
图6. 3 V时的温度精度
–1.0
–60
0
07789-007
3.0V 1SPS
–0.8
图7. 5 V时的温度精度
0
–100
–50
0
50
100
TEMPERATURE (°C)
图9. 关断电流与温度的关系
Rev. A | Page 7 of 24
150
200
07789-025
TEMPERATURE ERROR (°C)
0.8
ADT7310
0.30
160
140
IDD CONTINUOUS CONVERSION
0.25
TEMPERATURE (°C)
120
0.15
0.10
60
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
SUPPLY VOLTAGE (V)
07789-008
20
0
2.5
图10. 25°C时平均工作电源电流与电源电压的关系
7
6
5
4
3
2
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
SUPPLY VOLTAGE (V)
6.0
07789-009
1
0
2.5
0
0
5
10
15
20
25
TIME (Seconds)
图12. 热冲击响应
8
SHUTDOWN IDD (µA)
80
40
IDD 1SPS
0.05
100
图11. 25°C时关断电流与电源电压的关系
Rev. A | Page 8 of 24
30
35
40
07789-011
IDD (mA)
0.20
ADT7310
工作原理
电路信息
Σ-∆ MODULATOR
INTEGRATOR
COMPARATOR
VOLTAGE REF
AND VPTAT
1-BIT
DAC
片上温度传感器在整个额定温度范围内都具有出色的精度
和线性度,用户无需进行校正或校准。
传感器输出通过一个Σ-Δ调制器(亦称电荷平衡型模数转换
器)进行数字化。这种转换器利用时域过采样和一个高精度
比较器在一个极紧凑的电路中实现16位分辨率。
配置寄存器功能包括
1-BIT
CLOCK
GENERATOR
LPF DIGITAL
FILTER
13-BIT
TEMPERATURE
VALUE
REGISTER
07789-012
ADT7310是一款13位数字温度传感器,可扩展至16位的更
高分辨率。片上温度传感器产生与绝对温度成比例的电
压,该电压与内部基准电压相比较并输入至精密数字调制
器。
图13. Σ-Δ调制器
温度测量
•
在13位和16位分辨率之间切换
•
在正常工作模式和完全关断模式之间切换
•
对INT和CT引脚,在比较器模式和中断事件模式之间
切换
•
设置CT和INT引脚的有效极性
•
设置激活CT和INT的故障数量
•
使能标准单次采样模式和1 SPS模式
转换器详解
Σ-Δ调制器包括一个输入采样器、一个求和网络、一个积
分器、一个比较器和一个1位DAC。此架构通过响应输入
电压变化而改变比较器输出的占空比,从而产生一个负反
馈环路,将积分器输出降至最小。比较器以比输入采样频
率高得多的速率来对积分器的输出进行采样。此过采样在
比输入信号宽得多的频带内扩展量化噪声,从而改善总体
噪声性能并提高精度。
比较器的已调输出通过电路进行编码产生SPI温度数据。
在正常模式下,ADT7310运行自动转换序列。在此自动转
换序列期间,一次转换需240 ms完成,并且ADT7310连续进
行转换。这意味着,一个温度转换一旦完成,另一温度转
换立即开始。每个温度转换结果都存储在温度值寄存器中
并可通过SPI接口获得。在连续转换模式下,读取操作提
供最近的转换结果。
上电时,首次转换属于快速转换,典型转换时间为6 ms。
如果温度超过147°C,则CT引脚置位低电平。如果温度超
过64°C,则INT引脚置位低电平。快速转换温度精度典型
值在±5°C以内。
器件的转换时钟内部产生。只有在从串行端口读取或写入
串行端口时才需要外部时钟。
所测得的温度值与临界温度限值(存储在16位TCRIT设定点读
取/写入寄存器中)、高温限值(存储在16位THIGH设定点读取/
写入寄存器中)和低温限值(存储在16位TLOW设定点读取/写
入寄存器中)相比较。如果该测量值超过这些限值,则激活
INT引脚;如果测量值超过T CRIT限值,则激活CT引脚。
INT和CT引脚可经由配置寄存器针对极性进行编程,也可
经由配置寄存器针对中断模式进行编程。
Rev. A | Page 9 of 24
ADT7310
CS
DIN
0x08
0x20
WAIT 240ms MINIMUM
FOR CONVERSION TO FINISH
DATA
07789-026
DOUT
SCLK
图14. 典型的SPI单次采样写入配置寄存器,然后读取温度值寄存器
单次采样模式
1 SPS模式
使能单次采样模式时,ADT7310立即完成一次转换,然后
进入关断模式。电路设计优先考虑降低功耗时,单次采样
模式非常有用。
此模式下,器件每秒测量一次。一次转换只需60 ms,其余
940 ms周期内,器件都保持在空闲状态。将1和0分别写入
配置寄存器(寄存器地址0x01)的位6和位5,使能此模式。
要使能单次采样模式,请将配置寄存器(寄存器地址0x01)
的位[6:5]设置为01。
写入工作模式位之后,从温度值寄存器读回温度之前至少
应等待240 ms。此延迟时间确保ADT7310有足够的时间上
电和完成一次转换。
要获得更新的温度转换结果,请将配置寄存器(寄存器地址
0x01)的位[6:5]设置为01。
Rev. A | Page 10 of 24
ADT7310
对于比较器模式下的CT引脚,如果温度降至TCRIT – THYST值
单次采样模式下的CT和INT工作
超过一个限值时,针对TCRIT过温事件的单次采样CT引脚工
作的更多信息见图15。注意,在中断模式下,从任何寄存
以下,则写入单次采样位(配置寄存器的位5和位6,寄存
器地址0x01)可复位CT引脚;参见图15。
器读取都会复位INT和CT引脚。
注意,使用单次采样模式时,要确保刷新速率适合所使用
对于比较器模式下的INT引脚,如果温度降至THIGH – THYST
的应用。
值以下或升至TLOW + THYST值以上,则写入单次采样位(配
置寄存器的位5和位6,寄存器地址0x01)可复位INT引脚。
TEMPERATURE
149°C
148°C
TCRIT
147°C
146°C
145°C
144°C
143°C
TCRIT – THYST
142°C
141°C
140°C
CT PIN
POLARITY = ACTIVE LOW
CT PIN
POLARITY = ACTIVE HIGH
TIME
WRITE TO
BIT 5 AND BIT 6 OF
CONFIGURATION
REGISTER.*
WRITE TO
BIT 5 AND BIT 6 OF
CONFIGURATION
REGISTER.*
*THERE IS A 240ms DELAY BETWEEN WRITING TO THE CONFIGURATION REGISTER TO START
A STANDARD ONE-SHOT CONVERSION AND THE CT PIN GOING ACTIVE. THIS IS DUE TO THE
CONVERSION TIME. THE DELAY IS 60ms IN THE CASE OF A ONE-SHOT CONVERSION.
图15. 单次采样CT引脚
Rev. A | Page 11 of 24
07789-013
WRITE TO
BIT 5 AND BIT 6 OF
CONFIGURATION
REGISTER.*
ADT7310
连续读取模式
关断
当命令字节 = 01010100(0x54)时,无需重复写入通信寄存器
便可读出温度值寄存器的内容。通过向ADT7310发送16个
SCLK时钟,就能将温度值寄存器的内容输出到DOUT引
脚。
通过将1分别写入配置寄存器(寄存器地址0x01)中的位6和
位5,可以将ADT7310置于关断模式。通过将0分别写入配
置 寄 存 器 (寄 存 器 地 址 0x01)中 的 位 6和 位 5, 可 以 使
ADT7310退出关断模式。ADT7310退出关断模式的典型时
间为1 ms(去耦电容为0.1 μF)。即使ADT7310处于关断模
式,仍然可以从ADT7310读取关断前最后一次转换的结
果。器件退出关断模式时,内部时钟启动,并启动一次转
换。
要退出连续读取模式,必须将命令字节01010000(0x50)写入
ADT7310。
在连续读取模式下,器件会监控DIN线路上的活动,以便
能接收指令,退出连续读取模式。此外,如果DIN引脚上
连续出现32个1,器件将复位。因此,在连续读取模式下,
在有指令要写入器件前,DIN应保持低电平。
在连续读取模式下,当转换正在进行时,不能读取温度值
寄存器。如果在转换过程中尝试读取温度值寄存器,读取
结果将为全0。这是因为连续读取模式禁止在转换期间对温
度值寄存器执行读取访问。
故障队列
配置寄存器(寄存器地址0x01)的位0和位1用于设置故障队
列。在高温度噪声环境下使用ADT7310时,队列可提供最
多4个故障以防误触发INT和CT引脚。队列中所设故障的数
目必须连续发生才能设置INT和CT输出。例如,如果队列
中所设故障的数目为4,则在INT和CT引脚被激活之前,必
须有4次连续温度转换发生,且每次结果都超过任一限值寄
存器中的温度限值。如果两次连续温度转换超过一个温度
限值而第三次转换没有超出,则故障计数归零。
CS
DIN
DOUT
0x54
TEMPERATURE
VALUE
TEMPERATURE
VALUE
07789-027
SCLK
TEMPERATURE
VALUE
图16. 连续读取模式
Rev. A | Page 12 of 24
ADT7310
温度数据格式
温度转换公式
在13位模式下,ADC的一个LSB对应0.0625°C。ADC理论
16位温度数据格式
上可以测量255°C的温度范围,但ADT7310可以保证正常
工作的测量范围是低值温度限值−55°C至高值温度限值
+150°C。温度测量结果存储在16位温度值寄存器中,并与
存储在TCRIT设定点寄存器和THIGH设定点寄存器中的高温限
值相比较,还与存储在TLOW设定点寄存器中的低温限值相
比较。
温度值寄存器、TCRIT设定点寄存器、THIGH设定点寄存器和
T LOW设定点寄存器中的温度数据由13位二进制补码字表
示。MSB是温度符号位。上电时,位0至位2这三个LSB不
是温度转换结果的一部分,是T CRIT 、T HIGH 和T LOW 的标志
位。表5所示为不带位0至位2的13位温度数据格式。
可以通过将配置寄存器(寄存器地址0x01)中的位7设置为
1,将温度数据字中的位数扩展至16位二进制补码。使用
16位温度数据值时,位0至位2并不用作标志位,而是用作
温度值的LSB位。上电默认设置具有13位温度数据值。
从温度值寄存器读回温度需要2字节读取。使用9位温度数
正温度 = ADC码(十进制)/128
负温度 = (ADC码(十进制) – 65,536)/128
其中,ADC码使用所有16位数据字节,包括符号位。
负温度 = (ADC码(十进制) – 32,768)/128
其中,ADC码去除MSB。
13位温度数据格式
正温度 = ADC码(十进制)/16
负温度 = (ADC码(十进制) − 8192)/16
其中,ADC码使用所有13位数据字节,包括符号位。
负温度 = (ADC码(十进制) – 4096)/16
其中,ADC码去除MSB。
10位温度数据格式
据格式的设计人员仍可使用ADT7310,只需忽略13位温度
正温度 = ADC码(十进制)/2
值的后四个LSB。这四个LSB是表5中的位3至位6。
负温度 = (ADC码(十进制) – 1024)/2
表5. 13位温度数据格式
温度
−55°C
−50°C
−25°C
−0.0625°C
0°C
+0.0625°C
+25°C
+50°C
+125°C
+150°C
数字输出(二进制)
位[15:3]
1 1100 1001 0000
1 1100 1110 0000
1 1110 0111 0000
1 1111 1111 1111
0 0000 0000 0000
0 0000 0000 0001
0 0001 1001 0000
0 0011 0010 0000
0 0111 1101 0000
0 1001 0110 0000
其中,ADC码使用所有10位数据字节,包括符号位。
数字输出
(十六进制)
0x1C90
0x1CE0
0x1E70
0x1FFF
0x000
0x001
0x190
0x320
0x7D0
0x960
负温度 = (ADC码(十进制) – 512)/2
其中,ADC码去除MSB。
9位温度数据格式
正温度 = ADC码(十进制)
负温度 = ADC码(十进制) − 512
其中,ADC码使用全部9位数据字节,包括符号位。
负温度 = ADC码(十进制) − 256
其中,ADC码去除MSB。
Rev. A | Page 13 of 24
ADT7310
寄存器
ADT7310有8个寄存器:
状态寄存器
• 1个状态寄存器
此8位只读寄存器(寄存器地址0x00)反映过温和欠温中断状
• 1个配置寄存器
态(中断可使CT和INT引脚变为有效),还反映温度转换工
作状态。对状态寄存器进行读取操作和/或温度值返回温度
• 5个温度寄存器
限值范围内(包括迟滞)时,此寄存器中的中断标志复位。
• 1个ID寄存器
读取温度值寄存器之后,RDY位复位。在 单 次 采 样 模 式
状态寄存器、温度值寄存器和ID寄存器都是只读寄存器。
表6. ADT7310寄存器
寄存器
描述
地址
上电默认值
0x00
0x01
0x02
0x03
0x04
0x05
0x06
0x07
0x80
0x00
0x0000
0xCX
0x4980 (147°C)
0x05 (5°C)
0x2000 (64°C)
0x0500 (10°C)
状态
配置
温度值
ID
TCRIT 设定点
THYST 设定点
THIGH 设定点
TLOW 设定点
和1 SPS模式下,写入单次采样位之后,RDY位复位。
表7. 状态寄存器(寄存器地址0x00)
位
[3:0]
4
默认值
0000
0
类型
R
R
名称
未用
TLOW
描述
读回0。
温度降至TLOW温度限值以下时,此位置1。读取状态寄存器时和/或所测得温度返回至高于
TLOW + THYST设定点寄存器中设置的限值时,该位清0。
5
0
R
THIGH
温度升至THIGH温度限值以上时,此位置1。读取状态寄存器时和/或所测得温度返回至低于
THIGH − THYST设定点寄存器中设置的限值时,该位清0。
6
0
R
TCRIT
温度升至TCRIT温度限值以上时,此位置1。读取状态寄存器时和/或所测得温度返回至低于
TCRIT − THYST设定点寄存器中设置的限值时,此位清0。
7
1
R
RDY
温度转换结果写入温度值寄存器中时,此位变为低。读取温度值寄存器时,此位复位至1。
在单次采样模式和1 SPS模式下,写入单次采样位之后,此位复位。
Rev. A | Page 14 of 24
ADT7310
配置寄存器
此8位读写寄存器存储ADT7310的各种配置模式,包括关断、过温和欠温中断、单次采样、连续转换、中断引脚极性和过
温故障队列。
表8. 配置寄存器(寄存器地址0x01)
位
[1:0]
默认值
00
类型
R/W
名称
故障队列
描述
这两个位选择在设置INT和CT引脚之前会发生的欠温/过温故障的数目。这有助于避免
温度噪声所引起的误触发。
00 = 1个故障(默认)。
01 = 2个故障。
10 = 3个故障。
11 = 4个故障。
此位选择CT引脚的输出极性。
0 = 低电平有效。
1 = 高电平有效。
2
0
R/W
CT引脚极性
3
0
R/W
INT引脚极性
此位选择INT引脚的输出极性。
0 = 低电平有效。
1 = 高电平有效。
4
0
R/W
INT/CT模式
此位在比较器模式与中断模式之间进行选择。
0 = 中断模式。
1 = 比较器模式。
[6:5]
00
R/W
工作模式
这两个位设置ADT7310的工作模式。
00 = 连续转换(默认)。一次转换结束后,ADT7310开始另一次转换。
01 = 单次采样。转换时间的典型值为240 ms。
10 = 1 SPS模式。转换时间的典型值为60 ms。此工作模式降低平均功耗。
11 = 关断。关断除接口电路以外的所有电路。
7
0
R/W
分辨率
此位设置ADC转换时的分辨率。
0 = 13位分辨率。符号位 + 12位提供温度分辨率0.0625°C。
1 = 16位分辨率。符号位 + 15位提供温度分辨率0.0078125°C。
Rev. A | Page 15 of 24
ADT7310
温度值寄存器
中存储芯片版本。
温度值寄存器存储内部温度传感器测量的温度,存储格式
为16位二进制补码。温度以16位值的形式从温度值寄存器
(寄存器地址0x02)回读。
TCRIT设定点寄存器
位2、位1和位0是TCRIT、THIGH和TLOW的事件报警标志。如果
ADC配置为将温度转换成16位数字值,位2、位1和位0则
不再用作标志位,而是用作扩展数字值的LSB位。
16位TCRIT设定点寄存器(寄存器地址0x04)存储临界过温限
值。存储在温度值寄存器中的温度值超过此寄存器中存储
的值时,临界过温事件发生。如果发生临界过温事件,则
CT引脚被激活。温度以二进制补码格式存储,MSB作为温
度符号位。
ID寄存器
TCRIT设定点的默认设置是147°C。
此8位只读寄存器在位7至位3中存储制造商ID,在位2至位0
表9. 温度值寄存器(寄存器地址0x02)
位
0
默认值
0
类型
R
名称
TLOW标志/LSB0
1
0
R
THIGH标志/LSB1
2
0
R
TCRIT标志/LSB2
[7:3]
[14:8]
15
00000
0000000
0
R
R
R
温度
温度
符号
描述
如果配置寄存器的第7位(寄存器地址0x01[7] )= 0(13位分辨率),则此位
用作TLOW事件的标志。温度值低于TLOW时,此位置1。
如果配置寄存器的第7位(寄存器地址0x01[7] )= 1(16位分辨率),则此位
包含15位温度值的LSB0。
如果配置寄存器的第7位(寄存器地址0x01[7] )= 0(13位分辨率),则此位
用作THIGH事件的标志。温度值高于THIGH时,此位置1。
如果配置寄存器的第7位(寄存器地址0x01[7] )= 1(16位分辨率),则此位
包含15位温度值的LSB1。
如果配置寄存器的第7位(寄存器地址0x01[7])= 0(13位分辨率),则此位
用作TCRIT事件的标志。温度值超过TCRIT时,此位置1。
如果配置寄存器的第7位(寄存器地址0x01[7] )= 1(16位分辨率),则此位
包含15位温度值的LSB2。
温度值为二进制补码格式。
温度值为二进制补码格式。
符号位,表示温度值的正负。
表10. ID寄存器(寄存器地址0x03)
位
[2:0]
[7:3]
默认值
XXX
11000
类型
R
R
名称
版本ID
制造商ID
描述
含芯片版本识别号。
含制造商识别号。
表11. TCRIT设定点寄存器(寄存器地址0x04)
位
默认值
[15:0]
0x4980
类型
名称
描述
R/W
TCRIT
16位临界过温限值,以二进制补码格式存储。
Rev. A | Page 16 of 24
ADT7310
THYST设定点寄存器
8位THYST设定点寄存器(寄存器地址0x05)存储THIGH、TLOW和
TCRIT温度限值的温度迟滞值。温度迟滞值以直接二进制格
式使用4个LSB来存储。增量以1°C为步进,范围为0°C至
15°C。实现迟滞的方式是将此寄存器中的值从THIGH和TCRIT
值减去或与TLOW值相加。
THYST设定点的默认设置是5°C。
THIGH设定点寄存器
16位THIGH设定点寄存器(寄存器地址0x06)存储过温限值。
存储在温度值寄存器中的温度值超过此寄存器中存储的值
时,过温事件发生。如果发生过温事件,则INT引脚被激
活。温度以二进制补码格式存储,MSB作为温度符号位。
THIGH设定点的默认设置是64°C。
TLOW设定点寄存器
16位TLOW设定点寄存器(寄存器地址0x07)存储欠温限值。
存储在温度值寄存器中的温度值小于此寄存器中存储的值
时,欠温事件发生。如果发生欠温事件,则INT引脚被激
活。温度以二进制补码格式存储,MSB作为温度符号位。
TLOW设定点的默认设置是10°C。
表12. THYST设定点寄存器(寄存器地址0x05)
位
默认值
类型
名称
描述
[3:0]
0101
R/W
THYST
迟滞值,范围从0°C至15°C。以直接二进制格式存储。默认设置为5°C。
[7:4]
0000
R/W
N/A
未用。
表13. THIGH设定点寄存器(寄存器地址0x06)
位
默认值
类型
名称
描述
[15:0]
0x2000
R/W
THIGH
16位过温限值,以二进制补码格式存储。
表14. TLOW设定点寄存器(寄存器地址0x07)
位
[15:0]
默认值
0x0500
类型
R/W
名称
TLOW
描述
16位欠温限值,以二进制补码格式存储。
Rev. A | Page 17 of 24
ADT7310
串行接口
PULL-UP
VDD
VDD
VDD
ADT7310
SCLK
DOUT
DIN
CS
10kΩ
GND
CT
INT
07789-014
MICROCONTROLLER
10kΩ
0.1µF
图17. 典型SPI接口连接
ADT7310配有一个4线串行外设接口(SPI)。该接口的数据
输 入 引 脚 (DIN)用 于 向 器 件 输 入 数 据 , 数 据 输 出 引 脚
(DOUT)用于从器件回读数据,数据时钟引脚(SCLK)用于
向器件逐个输入及从中逐个输出数据,片选引脚(CS)用于
使能或禁用串行接口。CS 对于该接口的正确操作必不可
少。数据在SCLK下降沿逐个从ADT7310输出,在SCLK上
升沿逐个输入器件。
SPI命令字节
总线上的所有数据处理都是以主机将CS从高电平拉到低电
平并发出命令字节开始。命令字节告知ADT7310该处理是
读操作还是写操作,并提供数据传输的寄存器地址。表15
显示了命令字节的组成。
要成功开始总线处理,命令字节的位C7必须置0。如果将1
写入此位,SPI接口将不能正确工作。
位C6是读写位,1表示读操作,0表示写操作。
位[C5:C3]包含目标寄存器地址。每个总线处理可以读取或
写入一个寄存器。
位C2可激活仅对温度值寄存器的连续读取模式。当该位置
1时,串行接口经过配置就可以连续从温度值寄存器读取数
据。当命令字为01010100(0x54)时,无需重复写入设置地址
位便可读出温度值寄存器的内容。只需向ADT7310发送16
个SCLK时钟,就能将温度值寄存器的内容输出到DOUT引
脚。
表15. 命令字节
C7
C6
0
R/W
C5
C4
寄存器地址
C3
C2
C1
C0
连续读取
0
0
Rev. A | Page 18 of 24
ADT7310
写入数据
图18显示对一个8位寄存器的写操作,图19显示对一个16位
寄存器的写操作。
数据以8位或16位形式写入ADT7310,具体取决于所寻址的
寄存器。写入器件的第一个字节是命令字节,读写位置0。
然后,主机在DIN线上提供8位或16位输入数据。ADT7310
在SCLK上升沿将数据逐个输入命令字节所寻址的寄存器。
主机将CS拉高,完成写操作。
对于每个寄存器写操作,主机都必须在总线上开始一个新
的写入处理。每个总线处理只能写入一个寄存器。
CS
1
2
3
5
4
6
7
8
9
10
11
DIN
R/W
C7
C6
CONT
REGISTER ADDR READ
C4
C5
C3
13
14
15
16
8-BIT DATA
8-BIT COMMAND BYTE
0
12
C2
0
0
C1
C0
D7
D5
D6
D4
D2
D3
D1
07789-028
SCLK
D0
图18. 写入8位寄存器
CS
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
DIN
R/W
REGISTER ADDR
C7
C6
C5
C4
C3
16
22
17
23
CONT
READ
0
0
C2
C1
C0
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D2
D7
D1
图19. 写入16位寄存器
CS
SCLK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
8-BIT COMMAND WORD
DIN
0
R/W
C7
C6
REGISTER ADDR
CONT
READ
0
0
C4
C2
C1
C0
C5
C3
8-BIT DATA
DOUT
24
16-BIT DATA
8-BIT COMMAND BYTE
0
15
D7
D6
图20. 读取8位寄存器
Rev. A | Page 19 of 24
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D0
07789-029
1
07789-030
SCLK
ADT7310
CS
SCLK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
22
23
24
8-BIT COMMAND BYTE
DIN
0
R/W
C7
C6
CONT
REGISTER ADDR READ
C5
C4
C3
C2
0
0
C1
C0
DOUT
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D7
D2
D1
D0
07789-031
16-BIT DATA
图21. 读取16位寄存器
读取数据
当主机将读写位置1的命令字节写入ADT7310时,开始读取
处理。然后,主机根据所寻址的寄存器提供8个或16个时钟
脉冲,ADT7310则在DOUT线上从所寻址的寄存器逐个输
出数据。数据在命令字节之后的第一个SCLK下降沿逐个输
出。
主机将CS拉高时,读取处理完成。
对于每个寄存器读操作,主机都必须在总线上开始一个新
的读取处理。每个总线处理只能读取一个寄存器。但在连
续读取模式下(命令字节C2 = 1),可以连续读取温度值寄存
器。主机在SCLK上发送16个时钟脉冲,温度值在DOUT上
输出。
CS 也可以与地相连,此时串行接口工作为3线模式,在此
模式下DIN、DOUT和SCLK用于与ADT7310通信。
在微控制器接口应用中,建议在每两次数据传输之间的空
闲时间将SCLK置为高电平。
串行接口复位
对DIN输入写入一连串的1,可以复位串行接口。如在至少
32个串行时钟内持续向ADT7310线路内写入逻辑1,可将该
串行接口复位。如果软件错误或系统故障导致接口时序丢
失,这种方法将可确保接口复位到已知状态。复位操作使
接口返回到等待对通信寄存器执行写操作的状态。该操作
会将所有寄存器的内容复位到其上电值。复位后,用户应
等待500 μs再访问串行接口。
与DSP或微控制器接口
ADT7310的CS也可以用作帧同步信号。这种方案适用于
DSP接口。此时,由于在DSP中,CS一般出现在SCLK的下
降沿之后,因此第一位(MSB)会被CS有效地送出。只要遵
守时序数要求,SCLK便可以在数据传输之间连续运行。
Rev. A | Page 20 of 24
ADT7310
INT和CT输出
INT和CT引脚均为开漏输出,两个引脚都需要10 kΩ电阻上
拉至VDD。
比较器模式
在比较器模式下,温度降至T HIGH − T HYST限值以下或升至
T LOW + T HYST限值以上时,INT引脚返回无效状态。
欠温和过温检测
INT和CT引脚有两种欠温/过温模式:比较器模式和中断模
式。中断模式是上电后的默认过温模式。温度高于存储在
THIGH设定点寄存器中的温度或低于存储在TLOW设定点寄存
器中的温度时,INT输出引脚变为有效状态。此引脚在此
事件后的反应方式取决于所选的过温模式。
该模式下,将ADT7310置于关断模式不会复位INT状态。
中断模式
在中断模式下,读取任何ADT7310寄存器时,INT引脚将
进入无效状态。一旦INT引脚复位,只有在温度高于存储
在THIGH设定点寄存器中的温度或低于存储在TLOW设定点寄
存器中的温度的情况下,INT引脚才会再次进入有效状
态。
图22所示为两种引脚极性设置情况下,针对超过THIGH限值
的事件的比较器模式和中断模式。图23所示为两种引脚极
性设置情况下,针对超过TLOW限值的事件的比较器模式和
中断模式。
该模式下,将ADT7310置于关断模式可复位INT引脚。
TEMPERATURE
82°C
81°C
THIGH
80°C
79°C
78°C
77°C
76°C
THIGH – THYST
75°C
74°C
73°C
INT PIN
(COMPARATOR MODE)
POLARITY = ACTIVE LOW
INT PIN
(INTERRUPT MODE)
POLARITY = ACTIVE LOW
INT PIN
(COMPARATOR MODE)
POLARITY = ACTIVE HIGH
TIME
READ
READ
READ
图22. THIGH过温事件的INT输出温度响应图
Rev. A | Page 21 of 24
07789-020
INT PIN
(INTERRUPT MODE)
POLARITY = ACTIVE HIGH
ADT7310
TEMPERATURE
–13°C
–14°C
TLOW + THYST
–15°C
–16°C
–17°C
–18°C
–19°C
TLOW
–20°C
–21°C
–22°C
INT PIN
(COMPARATOR MODE)
POLARITY = ACTIVE LOW
INT PIN
(INTERRUPT MODE)
POLARITY = ACTIVE LOW
INT PIN
(COMPARATOR MODE)
POLARITY = ACTIVE HIGH
TIME
READ
READ
READ
图23. TLOW欠温事件的INT输出温度响应图
Rev. A | Page 22 of 24
07789-021
INT PIN
(INTERRUPT MODE)
POLARITY = ACTIVE HIGH
ADT7310
应用信息
热响应时间
温度传感器建立到额定精度所需的时间是传感器的热质量
和传感器与检测对象之间的导热率的函数。一般认为热质
量等效于电容。导热率常用符号Q表示,可以看作热阻,
通常以通过热接点传输的功率(°C/W)为单位。器件建立所
需精度要求的时间取决于特定应用中确立的热接触和热源
的等效功率。在大部分应用中,最好是凭经验确定建立时
间。
电源去耦
应在VDD与GND之间连接一个0.1 μF陶瓷电容来对ADT7310
去耦。如果ADT7310安装于离电源较远处,这点尤其重
要。ADT7310等精密模拟产品需要充分滤波的电源。
ADT7310采用单电源供电,因此利用数字逻辑电源看起来
较为方便。但是,逻辑电源通常采用开关模式设计,会产
生20 kHz至1 MHz范围内的噪声。此外,由于线路电阻和电
感,高速逻辑门会产生幅度达到数百毫伏的毛刺。
如果可能,应直接从系统电源为ADT7310供电。图24所示
0.1µF
POWER
SUPPLY
温度监控
ADT7310非常适合于监控汽车应用中的热环境。裸片可精
确反映影响附近集成电路的确切热条件。
ADT7310测量并转换其本身半导体芯片表面的温度。使用
ADT7310测 量 附 近 热 源 的 温 度 时 , 必 须 考 虑 热 源 和
ADT7310之间的热阻。
如果热阻确定,则可从ADT7310的输出推导出热源的温
度。从热源传输到ADT7310裸片上热传感器的热量有60%
之多经由铜走线和焊盘散发掉。在ADT7310上的焊盘中,
GND焊盘传输的热量最多。因此,要测量一个热源的温
度,建议尽可能降低ADT7310的GND焊盘与热源的GND之
间的热阻。
ADT7310
07789-022
TTL/CMOS
LOGIC
CIRCUITS
的配置可以将逻辑开关瞬变与模拟部分隔离开。即使不能
使用独立的电源走线,适当的电源旁路仍能降低电源线路
引起的误差。包括0.1 μF陶瓷电容的本地电源旁路对要实现
的温度精度规格来说至关重要。此去耦电容必须尽可能靠
近ADT7310的VDD引脚放置。
图24. 使用独立走线降低电源噪声
Rev. A | Page 23 of 24
ADT7310
外形尺寸
5.00 (0.1968)
4.80 (0.1890)
8
1
5
4
1.27 (0.0500)
BSC
0.25 (0.0098)
0.10 (0.0040)
6.20 (0.2441)
5.80 (0.2284)
1.75 (0.0688)
1.35 (0.0532)
0.51 (0.0201)
0.31 (0.0122)
COPLANARITY
0.10
SEATING
PLANE
0.50 (0.0196)
0.25 (0.0099)
45°
8°
0°
0.25 (0.0098)
0.17 (0.0067)
1.27 (0.0500)
0.40 (0.0157)
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AA
CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS
(IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR
REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN.
012407-A
4.00 (0.1574)
3.80 (0.1497)
图25. 8引脚标准小型封装[SOIC_N]
窄体
(R-8)
图示尺寸单位:mm和(inch)
订购指南
型号1
ADT7310TRZ
ADT7310TRZ-REEL
ADT7310TRZ-REEL7
EVAL-ADT7X10EBZ
温度范围
–55°C 至 +150°C
–55°C 至 +150°C
–55°C 至 +150°C
1
Z = 符合RoHS标准的器件。
2
−40°C至+105°C温度范围内的最高精度。
温度精度2
±0.5°C
±0.5°C
±0.5°C
©2009–2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and
registered trademarks are the property of their respective owners.
D07789sc-0-12/11(A)
Rev. A | Page 24 of 24
封装描述
8引脚 SOIC_N
8引脚 SOIC_N
8引脚 SOIC_N
评估板
封装选项
R-8
R-8
R-8
Was this manual useful for you? yes no
Thank you for your participation!

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project

Download PDF

advertisement