Термосенсор: различия между версиями
(Новая страница: «=== Введение === Сенсор преобразует электрические величины, прямо пропорционально зависящие от температуры кристалла, в двоичное представление этой температуры. Технические характеристики: * точность измерения температуры ±0,1 ℃; * погрешность измерен...») |
|||
| Строка 13: | Строка 13: | ||
Структурная схема представлена на рисунке ниже. Сенсор состоит из блока формирования опорного тока, блока формирования двух напряжений база-эмиттер, сигма-дельта АЦП и регистра накопления результатов АЦП. | Структурная схема представлена на рисунке ниже. Сенсор состоит из блока формирования опорного тока, блока формирования двух напряжений база-эмиттер, сигма-дельта АЦП и регистра накопления результатов АЦП. | ||
[[Файл:TEMP1.jpg|альт=Структурная схема сенсора|центр|мини|Структурная схема сенсора]] | [[Файл:TEMP1.jpg|альт=Структурная схема сенсора|центр|мини|Структурная схема сенсора]] | ||
Блок сенсора основан на биполярных транзисторах, так как их технологический разброс параметров мал по сравнению с альтернативами. Для генерации данных о температуре достаточно всего двух транзисторов в диодном включении, управляемых разными токами. Напряжение база-эмиттер Vbe обратно пропорционально температуре (CTAT), а разница напряжений ΔVbe прямо пропорциональна (PTAT). Эти напряжения линейны, а линейная комбинация создает температурно-независимое постоянное напряжение Vref (рисунок | Блок сенсора основан на биполярных транзисторах, так как их технологический разброс параметров мал по сравнению с альтернативами. Для генерации данных о температуре достаточно всего двух транзисторов в диодном включении, управляемых разными токами. Напряжение база-эмиттер Vbe обратно пропорционально температуре (CTAT), а разница напряжений ΔVbe прямо пропорциональна (PTAT). Эти напряжения линейны, а линейная комбинация создает температурно-независимое постоянное напряжение Vref (рисунок и формулы далее), соответствующее ширине запрещенной зоны. | ||
[[Файл:TEMP3.png|центр|мини]] | |||
[[Файл:TEMP2.png|альт=Принцип работы сенсора|центр|мини|Принцип работы сенсора]] | |||
Основное преимущество такой схемы, что формируемое PTAT напряжение не зависимо от технологического процесса и вычисляется по формуле: | |||
[[Файл:TEMP4.png|центр|мини]] | |||
Эти напряжения переводятся в базис заряда и используются сигма-дельта АЦП на переключающихся конденсаторах. Плотность потока на выходе АЦП меняется от 0 до 1 в зависимости от температуры и равна согласно равенству зарядов по формуле 16. Сама температура вычисляется в градусах Цельсия по формуле 17, при A= 619,2 и В= -273,15 (константы, следующие из формул далее) | |||
[[Файл:TEMP5.png|центр|мини]] | |||
=== Регистры управления === | |||
==== Список регистров ==== | |||
{| class="wikitable" | |||
|+Регистры управления температурным сенсором | |||
|Обозначение | |||
|Смещение | |||
|Начальное значение | |||
|Назначение | |||
|Доступ | |||
|- | |||
|TSENS_CFG | |||
|0x1C | |||
|0x0 | |||
|Регистр настроек | |||
|RW | |||
|- | |||
|TSENS_TRESHOLD | |||
|0x20 | |||
|0x0 | |||
|Регистр пороговых значений | |||
|RW | |||
|- | |||
|TSENS_IRQ | |||
|0x24 | |||
|0x0 | |||
|Регистр прерываний | |||
|RW | |||
|- | |||
|TSENS_CLEAR_IRQ | |||
|0x28 | |||
|0x0 | |||
|Регистр сброса прерываний | |||
|W1C | |||
|- | |||
|TSENS_VALUE | |||
|0x2C | |||
|0x0 | |||
|Регистр данных | |||
|RO | |||
|- | |||
|TSENS_SINGLE | |||
|0x30 | |||
|0x0 | |||
|Регистр запуска однократного измерения | |||
|WO | |||
|- | |||
|TSENS_ CONTINIUS | |||
|0x34 | |||
|0x0 | |||
|Регистр запуска непрерываного измерения | |||
|WO | |||
|} | |||
==== Описание регистров ==== | |||
===== TSENS_CFG ===== | |||
Версия от 15:59, 12 мая 2023
Введение
Сенсор преобразует электрические величины, прямо пропорционально зависящие от температуры кристалла, в двоичное представление этой температуры.
Технические характеристики:
- точность измерения температуры ±0,1 ℃;
- погрешность измерения температуры в диапазоне [–40 °C; 125 °C] не превышает 1 %;
- наличие спящего режима с пониженным потреблением тока;
- функция подстройки для уменьшения влияния разброса техпроцесса.
- Тактовая частота 32КГц-100КГц
Состав и принцип работы сенсора
Структурная схема представлена на рисунке ниже. Сенсор состоит из блока формирования опорного тока, блока формирования двух напряжений база-эмиттер, сигма-дельта АЦП и регистра накопления результатов АЦП.
Блок сенсора основан на биполярных транзисторах, так как их технологический разброс параметров мал по сравнению с альтернативами. Для генерации данных о температуре достаточно всего двух транзисторов в диодном включении, управляемых разными токами. Напряжение база-эмиттер Vbe обратно пропорционально температуре (CTAT), а разница напряжений ΔVbe прямо пропорциональна (PTAT). Эти напряжения линейны, а линейная комбинация создает температурно-независимое постоянное напряжение Vref (рисунок и формулы далее), соответствующее ширине запрещенной зоны.
Основное преимущество такой схемы, что формируемое PTAT напряжение не зависимо от технологического процесса и вычисляется по формуле:
Эти напряжения переводятся в базис заряда и используются сигма-дельта АЦП на переключающихся конденсаторах. Плотность потока на выходе АЦП меняется от 0 до 1 в зависимости от температуры и равна согласно равенству зарядов по формуле 16. Сама температура вычисляется в градусах Цельсия по формуле 17, при A= 619,2 и В= -273,15 (константы, следующие из формул далее)
Регистры управления
Список регистров
| Обозначение | Смещение | Начальное значение | Назначение | Доступ |
| TSENS_CFG | 0x1C | 0x0 | Регистр настроек | RW |
| TSENS_TRESHOLD | 0x20 | 0x0 | Регистр пороговых значений | RW |
| TSENS_IRQ | 0x24 | 0x0 | Регистр прерываний | RW |
| TSENS_CLEAR_IRQ | 0x28 | 0x0 | Регистр сброса прерываний | W1C |
| TSENS_VALUE | 0x2C | 0x0 | Регистр данных | RO |
| TSENS_SINGLE | 0x30 | 0x0 | Регистр запуска однократного измерения | WO |
| TSENS_ CONTINIUS | 0x34 | 0x0 | Регистр запуска непрерываного измерения | WO |
