DS1721數(shù)字溫度傳感器與DS1621的反向兼容性

由于許多應(yīng)用不需要DS0 5線數(shù)字溫度傳感器的±1621.2°C精度，因此設(shè)計(jì)了精度為±1.0°C的DS1721溫度傳感器IC，以提供DS1621的低成本替代方案。在大多數(shù)方面，DS1621和DS1721的工作方式相同;然而，器件之間存在一些差異，在從DS1621過(guò)渡到DS1721時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軟件不兼容。本應(yīng)用筆記解釋了DS1721與DS1621的區(qū)別，以及它在DS1621電路中的工作原理。本文面向有興趣從DS1621過(guò)渡到DS1721的用戶，并且：a）希望了解DS1721是否可以作為DS1621的直接替代品，或b）處于設(shè)計(jì)周期的某個(gè)階段，仍然可以進(jìn)行軟件修改以適應(yīng)DS1721。

概述

隨著達(dá)拉斯半導(dǎo)體繼續(xù)改進(jìn)其熱管理產(chǎn)品線，主要目標(biāo)是使這些產(chǎn)品更實(shí)惠。由于許多應(yīng)用不需要DS0 5線數(shù)字溫度計(jì)和恒溫器±1621.2°C精度，因此DS1721旨在以比DS1更低的成本提供±0.1621°C的精度。在大多數(shù)方面，DS1621和DS1721的工作方式相同;然而，器件之間存在一些差異，在從DS1621過(guò)渡到DS1721時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軟件不兼容。

本應(yīng)用筆記解釋了DS1721與DS1621的區(qū)別，以及它在DS1621電路中的工作原理。本文面向有興趣從DS1621過(guò)渡到DS1721的用戶，并且：a）希望了解DS1721是否可以作為DS1621的直接替代品，或b）處于設(shè)計(jì)周期的某個(gè)階段，仍然可以進(jìn)行軟件修改以適應(yīng)DS1721。使用DS1721開始新設(shè)計(jì)的用戶應(yīng)參考DS1721數(shù)據(jù)資料的使用說(shuō)明，因?yàn)楸緫?yīng)用筆記中的信息并不相關(guān)。此外，從DS1621過(guò)渡到DS1721的用戶還需要參考DS1721數(shù)據(jù)資料，了解本應(yīng)用筆記未涵蓋的器件規(guī)格和其他信息。

DS1721設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的變化/成本降低如下：

DS1721采用精密帶隙電壓基準(zhǔn)和ΣΔ A/D轉(zhuǎn)換器，以數(shù)字格式提供溫度數(shù)據(jù)。DS1621通過(guò)一對(duì)振蕩器實(shí)現(xiàn)此功能，一個(gè)具有正溫度系數(shù)，另一個(gè)具有零溫度系數(shù)。

DS1721沒(méi)有EEPROM;DS1621具有EEPROM（即非易失性存儲(chǔ)器）。

由于DS1721沒(méi)有EEPROM，因此通過(guò)激光進(jìn)行校準(zhǔn)，這是一種比DS1621的浴槽校準(zhǔn)更便宜的技術(shù)。

Dallas設(shè)計(jì)DS1721盡可能與DS1621兼容，但上述第1項(xiàng)和第2項(xiàng)可能造成軟件差異，導(dǎo)致DS1721無(wú)法直接替代某些DS1621應(yīng)用。第3項(xiàng)僅涉及DS1721的較低精度，不影響軟件兼容性。

本應(yīng)用筆記涉及DS1621/DS1721兼容性的以下問(wèn)題：

操作模式

配置寄存器

恒溫器跳變點(diǎn)寄存器 （TH/TL)

溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)間

操作模式

為了提高與DS1621的兼容性，DS1721設(shè)計(jì)為工作在兩種模式：1621模式和標(biāo)準(zhǔn)模式。DS1721在1621模式下上電，只要始終使用DS1621的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換T命令（EEh）啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，DS1621就會(huì)一直處于該模式。在1721模式下，DS1621的工作原理與DS105非常相似，用戶可以選擇讀取斜率累加器和計(jì)數(shù)器寄存器，進(jìn)行高分辨率溫度計(jì)算，如應(yīng)用筆記1721所述。DS1721可通過(guò)DS51的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換T命令（<>h）啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，切換到標(biāo)準(zhǔn)模式。一旦設(shè)備處于標(biāo)準(zhǔn)模式，它將保持此模式，直到電源重新啟動(dòng)，并且EEh開始轉(zhuǎn)換T命令將被忽略。

本應(yīng)用筆記的其余部分假設(shè)DS1721在1621模式下使用（即EEh用于啟動(dòng)所有溫度轉(zhuǎn)換）。請(qǐng)參考DS1721數(shù)據(jù)資料，了解器件的標(biāo)準(zhǔn)工作模式說(shuō)明。

配置寄存器

DS1621和DS1721的配置寄存器之間有若干區(qū)別。主要區(qū)別在于，在DS1621中，配置寄存器中的某些位存儲(chǔ)在EEPROM中。圖1和圖2所示為DS1621和DS1721配置寄存器，DS1621配置寄存器中的EEPROM位下劃線，DS1721配置寄存器中兩款器件之間的差異以粗體顯示。以下段落詳細(xì)描述了這些差異以及這些差異造成的任何不兼容性。

圖1.DS1621配置寄存器。

圖2.DS1721配置寄存器。

位4在DS1621和DS1721中有不同的用途，但不會(huì)在兩個(gè)器件之間造成不兼容。在這兩種設(shè)備中，位 4 都是只讀的，不能被用戶覆蓋。因此，在寫入配置寄存器期間，將忽略寫入位 4 的值。

DS4配置寄存器（NVB）中的第1621位用于向用戶發(fā)出EEPROM狀態(tài)信號(hào)，如下所示：NVB=0—EEPROM不忙，NVB=1—正在寫入EEPROM。DS4 （U）中的第1721位表示器件是處于1621模式（U=0）還是標(biāo)準(zhǔn)模式（U=1）。如果DS1721在1621模式下使用，DS4的第1721位將上電為0并保持為0。如果發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)模式開始轉(zhuǎn)換 T 命令 （51h），則位 4 將變?yōu)?1。

第3位和第2位在DS1621和DS1721中有不同的用途，但它們不會(huì)在兩個(gè)器件之間造成不兼容。在DS1621中，這些位是只讀的，由器件內(nèi)部使用。在1721模式下的DS1621中，R1和R0位為只讀，上電時(shí)為R1=1和R0=1。在 1621 模式下，寫入這些位對(duì)位或設(shè)備的操作沒(méi)有影響。如果DS1721在標(biāo)準(zhǔn)模式下使用，則位R1和R0定義器件的讀出分辨率（即9、10、11或12位）。請(qǐng)參考DS1721數(shù)據(jù)資料，了解有關(guān)在標(biāo)準(zhǔn)模式下使用R1和R0的更多信息。

POL在DS1621和DS1721中具有相同的功能;也就是說(shuō)，它定義了TOUT恒溫器輸出的有源極性。但是，此位可能存在兼容性問(wèn)題。在DS1621中，POL位存儲(chǔ)在EEPROM中，因此上電時(shí)包含最后寫入的數(shù)據(jù)。另一方面，在DS1721中，該位將始終上電為1 （T外= 高電平有效）。因此，如果DS1621應(yīng)用將POL位預(yù)設(shè)為0 （T外=低電平有效），并且不會(huì)在每個(gè)上電序列中向POL位寫入0，因此轉(zhuǎn)換到DS1721時(shí)需要更改軟件（或硬件），以使T外以獲得正確的極性。

1SHOT在DS1721和DS1621上也具有相同的功能。它定義了每個(gè)“開始轉(zhuǎn)換 T”命令是連續(xù)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換還是僅發(fā)生一次（即單次模式）。但是，此位可能存在兼容性問(wèn)題。DS1中的1621SHOT位存儲(chǔ)在EEPROM中，上電時(shí)包含最后寫入的數(shù)據(jù)。但是，在DS1721中，1SHOT位將始終上電為0（連續(xù)變頻模式）。因此，如果DS1621應(yīng)用將1SHOT位預(yù)設(shè)為1（單觸發(fā)模式），并且不在每個(gè)上電序列中將該位的1重寫為該位，則在過(guò)渡到DS1721時(shí)會(huì)出現(xiàn)需要軟件修改的不兼容性，即當(dāng)發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換T命令（EEh）時(shí)，DS1721將執(zhí)行連續(xù)溫度轉(zhuǎn)換，而不僅僅是一次轉(zhuǎn)換。

雖然DS1721在連續(xù)變頻模式下可以正常工作，但在需要單次模式以最大限度地節(jié)省功耗的應(yīng)用中，這可能會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。DS1721在有源變頻時(shí)消耗高達(dá)1mA （最大值）的工作電流，而不進(jìn)行變換時(shí)，待機(jī)電流為1μA。電源電流增加 1000 倍對(duì)于功耗敏感型應(yīng)用可能是不可接受的。如果DS1721工作在連續(xù)模式而不是單次模式，另一個(gè)問(wèn)題涉及使用斜率累加器和計(jì)數(shù)器寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行高分辨率溫度計(jì)算的應(yīng)用，如AN105所示。為了使這些寄存器正常工作，器件必須處于單脈沖模式（與DS1621相同）。

恒溫器跳變點(diǎn)寄存器 （TH和 TL)

DS1621和DS1721使用相同的協(xié)議訪問(wèn)TH（訪問(wèn) TH=A1h） 和 TL（Access TL=A2h）寄存器，因此兩個(gè)器件對(duì)這些寄存器的寫入和讀取是相同的。但是，這些寄存器可能存在兼容性問(wèn)題。在DS1621上，TH和 TL寄存器存儲(chǔ)在EEPROM中，并且將始終上電，其中包含應(yīng)用寫入的最新值。另一方面，在DS1721中，這些寄存器始終在TH=80°C和TL=75°C時(shí)上電。 因此，如果DS1621應(yīng)用預(yù)設(shè)了恒溫器跳變點(diǎn)，但不是在每個(gè)上電序列中重寫這些寄存器，則在轉(zhuǎn)換到DS1721時(shí)需要更改軟件，以確保恒溫器正常工作。

溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)間

DS1621的最大轉(zhuǎn)換時(shí)間規(guī)格為1 sec。DS1721的最大轉(zhuǎn)換時(shí)間規(guī)格為1.2秒（12位分辨率）。當(dāng)DS1721在1621模式下使用時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為1.2秒，因?yàn)?2位轉(zhuǎn)換是在這種模式下進(jìn)行的。

當(dāng)器件處于單次模式時(shí)，如果應(yīng)用軟件在讀取溫度之前延遲小于1621.1721秒，DS1和DS2之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間差可能導(dǎo)致不兼容。但是，如果軟件監(jiān)視配置寄存器中的 DONE 位，則可以避免此問(wèn)題，因?yàn)檗D(zhuǎn)換完成后 DONE 位將變?yōu)?1。如果應(yīng)用使用連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，則轉(zhuǎn)換時(shí)間不會(huì)有問(wèn)題，因?yàn)殡p緩沖溫度寄存器始終包含上次完成轉(zhuǎn)換的結(jié)果。

總結(jié)

DS1721為市場(chǎng)帶來(lái)了廣受歡迎的DS1621 2線數(shù)字溫度計(jì)和恒溫器的低精度版本。雖然與DS1621的兼容性是DS1721設(shè)計(jì)中的主要關(guān)注點(diǎn)，但DS1721的成本降低使其無(wú)法真正替代所有DS1621應(yīng)用。

以下特性對(duì)于DS1621和DS1721是相同的，在過(guò)渡到DS1721時(shí)不會(huì)造成不兼容：

引腳排列

表面貼裝封裝 （150mil SO8）

電源范圍 （2.7V ≤ VDD≤ 5.5V）

溫度范圍（-55°C 至 125°C）

2 線地址字節(jié) （1001 A2一個(gè)1一個(gè)0)

3 位可選尋址能力

命令協(xié)議：

讀取溫度（AAh）

通道 TH （A1h）

訪問(wèn) TL （A2h）

訪問(wèn)配置 （ACh）

開始轉(zhuǎn)換 T （EEh）

停止轉(zhuǎn)換 T（22 小時(shí)）

可編程轉(zhuǎn)換模式（單次和連續(xù)）

可編程恒溫器限值

可編程恒溫器輸出極性

以下差異可能使DS1721無(wú)法在DS1621設(shè)計(jì)的插座中插入兼容性，具體取決于具體應(yīng)用：

DS1721溫度計(jì)在-1°C至+0°C范圍內(nèi)精度為±10.85°C;DS1621溫度計(jì)在0°C至+5°C范圍內(nèi)精度為±0.70°C。

DS1721沒(méi)有用于溫控器跳變點(diǎn)TH和 TL.DS80的上電默認(rèn)值分別為+75°C和+1721°C。

DS1721配置寄存器位1SHOT和POL不是EEPROM，始終上電至0 （連續(xù)變頻模式）和1 （T外=活動(dòng)高），分別。

DS1721（用于1621模式）的轉(zhuǎn)換時(shí)間為1.2秒（最大值）。DS1621的轉(zhuǎn)換時(shí)間為1秒（最大值）。

審核編輯： 郭婷