数字温度传感器LM86及其应用

LM86是美国国家半导体公司推出的一款11位远程半导体数字温度传感器，具有双线系统管理总线(SMBus)串行接口，能够精确测量自身温度及外部设备的温度。芯片内设一个半导体元件用于感应芯片自身温度(本地温度)，远程传感器为分立元件二极管或埋设在被测温的IC内的晶体管连接而成的二极管。只要放置一个专用二极管在目标裸片，就可以使用LM86准确测量任何ASIC的温度。±0．75℃的准确性是厂家针对移动PentiumⅢ热敏二极管的1．008典型非理想因素而设计的。

1 工作原理

1．1功能描述

LM86温度传感器把一个使用本地或远程二极管的基于温度传感器的 VBE变量与一个10位正ADC相结合(LM86的内部结构框图如图1所示)。LM86与串行SMBus版本2．0双线接口相兼容。数字比较器比较被测本地温度(LT)与本地上限(LHS)、本地下限(LLS)和本地T CRIT(LCS)用户编程温度限制寄存器。被测远程温度(RT)以数字量与远程上限(RHS)、远程下限(RLS)和远程T_CRIT(RCS)用户编程温度限制寄存器比较。A-LERT#输出激活指示比较超出T CRIT或上下限寄存器中的预置值。T CRIT A#输出通过内部滞回比较器来响应，滞回功能通过设置滞回寄存器(TH)的值来实现。当温度低于T CRIT设置值时，T CRIT A#有效。当远程温度和本地温度同时读时，滞回寄存器会受影响。

LM86通过设置配置寄存器的位可处于低功耗模式。在这种模式下LM86的SMBus接口中所有不需要的电路都关闭。本地温度和温度上下限数据寄存器为8位。11位远程温度数据是一个16位字。两个偏移寄存器（RTOLB和RTOHB）用来补偿非理想误差。报导的远程温度读数通过对实际温度加减偏移寄存器中的值来调整。

图2 为LM86接线图，对于两种封装MSOP-8或SOIC-8具有同样的管脚排列。管脚功能详细说明见表1。

1．2主要特点

LM86为单电源供电，直流3．0～3．6 V，典型供电电流0．8 mA。本地温度精度为25～125℃±3．0℃。远程二极管温度精度根据本地温度的范围值而有所不同。本地温度为30℃时，远程温度为80℃±0．75℃；本地温度为30～50℃时，远程温度在60～100℃士1．0℃之间；0～85℃的本地温度所对应的远程温度为25～125℃土3．O℃。

LM86的存储温度在一65～150℃之间。除此之外还有以下特点：

(1)精确传感远程IC或二极管连接的裸片温度；

(2)偏移寄存器允许精确传感多种类型的二极管；

(3)本地温度传感；

(4)10位以上信号远程二极管温度数据格式，0．125℃分辨率；

(5)与系统停机有用的T CRIT A#输出；

(6)ALERT#输出支持SMBus 2．0协议；

(7)SMBus 2．0兼容接口，支持TIMEOUT：

(8)8管脚MSOP和SOIC封装。

2报警输出(ALERRT#)

LM86的ALERT#管脚是一个低电平有效漏极开路报警输出，由超出温度限制寄存器所定义的极限温度转换所触发，报警输出的复位取决于所用的选择方式。LM86的ALERT#输出适用于3种不同的使用方式来最好地服务于系统设计者：作为温度比较器，作为基于中断标志的温度和作为SMBus报警系统的一部分。每个温度读数，本地温度和远程温度(LT和RT)与一个T CRIT温度限制寄存器(LCS，RCS)相关，一个上限温度限制寄存器(LHS和RHS)和一个下限温度限制寄存器(LLS和RLS)。在每个温度读数结束后，数字比较器确定读数是否高于他的上限温度限制寄存器T CRIT设置值或低于他的下限设置值。如果这样，状态寄存器中的相应的位被置位，任何超出极限的温度转换都会触发报警。通常，配置寄存器中的报警屏敝位必须被清除以便来触发所有模式的报警。

2．1 作为温度比较的报警输出

当LM86接在一个不执行中断的系统中时，报警输出能用作温度比较器。在这种使用方式下，一旦触发报警变低的条件不再存在，报警就解除。例如，如果报警输出通过LT>LHS的比较被激活，当这个条件不再是真时，报警将保持高。只要所有的寄存器都在初始化时配置好，这种模式允许不要软件干预而实现操作。为了使报警能用作温度比较器，过滤器(FILTER)和报警配置寄存器(xBF)中的DO位必须设置为高。
2．2 作为中断的报警输出

当LM86用来触发一个中断服务程序时，ALERT#可以作为一个简单的中断信号来完成。在这种系统中，ALERT#用于触发一个中断服务程序。在中断服务程序没有完成之前或正在执行中时，不希望中断标志被重复触发。在状态寄存器读期间，如果状态寄存器中除D7和D2以外的任何位被置位，LM86将把报警屏敝位置位，阻止进一步的报警触发，直到在中断服务程序结束时主机发出复位指令使屏敝解除。

下面的步骤描述了一个使用ALERT#管脚作为中断标志的系统响应：

(1)主机感应到ALERT#为低；

(2)主机读LM86状态寄存器以确定引起报警的原因；

(3)LM86清除状态寄存器，复位报警信号为高，设置报警屏敝位(配置寄存器的D7位)；

(4)主机关注引起报警的条件。风扇被启动，温度设置极限调整等；

(5)主机复位报警屏敝。

2．3 报警输出作为一个SMBus报警

当ALERT#被连接到一个或多个其他SMBus兼容器件的报警输出并且连到主机上时，一条SMBus报警线被建立。在这种实现中，LM86的报警将被操作使用ARA(Alert Response Address)协议。用SMBus指标2．O定义的SMBus 2．O ARA协议，是一个用来辅助主机分解哪部分产生一个中断并尽可能不地阻断系统去服务于那个中断的程序。

ARA，000 1100，是一个通用的访问地址。没有器件曾经赋于这个地址。为了使LM86来响应ARA命令，滤波器和报警配置寄存器(xBF)中的位DO(报警配置位)必须设置为低。通过设置配置寄存器的报警屏敝位D7可以解除报警输出。

3 通讯方式

3．1 SMBus接口

LM86作为SMBus上的从站，所以SMBCLK线是输入，SMBData线是双向的。按照SMBus总线规格，LM86有一个7位从站地址。从A6到A0的所有位已被内部编程，不能够通过软件或硬件来改变。这个完整的从站地址是：