數(shù)字式溫度傳感器通過(guò)集成敏感元件、信號(hào)處理電路及數(shù)字接口，利用半導(dǎo)體材料的溫度特性實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，并輸出數(shù)字信號(hào)供微處理器處理。其核心測(cè)溫原理基于PTAT結(jié)構(gòu)或CMOS半導(dǎo)體PN節(jié)特性，通過(guò)電壓/電流與溫度的線性關(guān)系或占空比調(diào)制技術(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。

核心結(jié)構(gòu)與材料特性數(shù)字式溫度傳感器通常采用硅基半導(dǎo)體工藝制造，內(nèi)部集成敏感元件、A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲(chǔ)器及數(shù)字接口。其核心測(cè)溫元件基于半導(dǎo)體材料的物理特性，如PTAT（與絕對(duì)溫度成正比）結(jié)構(gòu)或CMOS半導(dǎo)體PN節(jié)的帶隙電壓特性。

模擬信號(hào)生成：敏感元件將溫度變化轉(zhuǎn)換為微弱的電壓或電流信號(hào)（如10mV/K或1μA/K）。A/D轉(zhuǎn)換：內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。部分傳感器（如PTAT型）通過(guò)占空比比較器將輸出調(diào)制成方波信號(hào)，占空比（DC）與溫度的關(guān)系為：DC = 0.32 + 0.0047×t（t為攝氏度）。

數(shù)字輸出與接口傳感器直接輸出數(shù)字信號(hào)（如單總線、I2C或SPI接口），兼容微處理器（MCU）。MCU通過(guò)高頻采樣計(jì)算方波占空比或讀取寄存器值，即可獲取溫度數(shù)據(jù)。

工采網(wǎng)代理的MTS4X-OW是數(shù)字模擬混合信號(hào)溫度傳感芯片，較高測(cè)溫精度±0.1℃，用戶無(wú)需進(jìn)行校準(zhǔn)。溫度芯片感溫原理基于CMOS半導(dǎo)體PN節(jié)溫度與帶隙電壓的特性關(guān)系，經(jīng)過(guò)小信號(hào)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字校準(zhǔn)補(bǔ)償后，數(shù)字總線輸出，具有精度高、一致性好、測(cè)溫快、功耗低、可編程配置靈活、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

芯片內(nèi)置16-bit ADC，分辨率0.004°C，具有-103°C到+153°C的超寬工作范圍。芯片有唯一64位ID序列號(hào)，出廠前經(jīng)過(guò)100%的測(cè)試校準(zhǔn)，根據(jù)溫度誤差特性進(jìn)行校準(zhǔn)系數(shù)的擬合，芯片內(nèi)部自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)應(yīng)用，芯片的ID搜索、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)內(nèi)存訪問、功能配置等均基于數(shù)字單總線協(xié)議(One Wire，OW)指令，上位機(jī)微處理器只需一個(gè)GPIO端口便可進(jìn)行讀寫訪問。單總線通信接口是通過(guò)共用一根數(shù)據(jù)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)傳感采集與組網(wǎng)的低成本方案，傳輸距離遠(yuǎn)、支持節(jié)點(diǎn)數(shù)多，便于空間分布式傳感組網(wǎng)。較多可支持100個(gè)節(jié)點(diǎn)100至500米長(zhǎng)的測(cè)溫節(jié)點(diǎn)串聯(lián)組網(wǎng)。

芯片內(nèi)置非易失性E2PROM存儲(chǔ)單元，用于保存芯片ID號(hào)、高低溫報(bào)警閾值、溫度校準(zhǔn)修正值以及用戶自定義信息，如傳感器節(jié)點(diǎn)編號(hào)、位置信息等。

系統(tǒng)框圖：

?數(shù)字溫度傳感芯片 - MTS4-OW的特性：

?測(cè)溫精度?：?±0.1℃?（在+28℃至+43℃范圍內(nèi)），整體范圍可達(dá)?±0.5℃?

?測(cè)溫范圍?：?-103°C至+153°C?

?分辨率?：?16位輸出，分辨率0.004°C?

?工作電壓?：?1.8V ~ 5.5V?

?功耗?：

-待機(jī)電流：?0.01 μA?

-測(cè)量峰值電流：?0.36 mA?

-平均電流（AVG=8，1 次/秒）：?2 μA?

?溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間?：可配置為?15.3ms / 8.5ms / 5.2ms / 2.2ms?

?接口?：?單總線（One-Wire）協(xié)議?，僅需一個(gè)GPIO即可通信

?封裝?：?DFN4L（1.6mm × 1.2mm × 0.55mm）?

?內(nèi)置存儲(chǔ)?：?112 bit E2PROM?，用于存儲(chǔ)用戶信息（如節(jié)點(diǎn)編號(hào)、校準(zhǔn)值等）

?唯一ID?：每個(gè)芯片有?64位唯一序列號(hào)?，支持多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)

?自診斷功能?：支持加熱自檢與芯片狀態(tài)自診斷

溫度傳感芯片 - MTS4-OW的應(yīng)用：

替代 PT100/PT1000 或 NTC 熱敏電阻

電子體溫計(jì)、動(dòng)物體溫檢測(cè)

超低溫冷鏈物流（-100℃ 以下仍可高精度測(cè)溫）

智能穿戴設(shè)備、醫(yī)療電子

熱表、氣表、水表等工業(yè)計(jì)量

電力端子溫度監(jiān)控、板級(jí)溫度管理