Выпускаемые в настоящее время приборы можно условно разделить на две группы.

Первая их них — датчики с аналоговым выходом, величина напряжения на котором пропорциональна измеряемой температуре в градусах Кельвина или Цельсия (в последнем случае для корректного отсчета отрицательной температуры требуется двухполярное питание ИДТ или к выходному напряжению датчика, пропорциональному измеряемой температуре, прибавляется некоторое постоянное число).

Вторая группа — это ИДТ с цифровым выходом, в простейшем варианте это может быть выход одно- или двухпорогового компаратора, переключающегося, когда измеренная величина температуры выходит из области заданных значений.

Небольшая величина потребляемого тока (реально 60 мкА) уменьшает погрешность измерений из-за саморазогрева датчика. ИДТ LM35 выпускаются в различных модификациях по диапазону температур: от –55 до +150 °C (LM35, LM35A), от –40 до +110 °C (LM35C, LM35CA) и от 0 до +100 °C (LM35D), точности: 1 °C (LM35A и LM35CA), 2 °C (LM35 LM35C, LM35D) и в четыре типах корпусов: TO-46 (LM35H, LM35AH, LM35CH, LM35CAH и LM35DH), TO-92 (LM35CZ, LM35CAZ и LM35DZ), TO-220 (LM35DT) и SO-8 (LM35DM). Точность датчика LM45B составляет 3 °C, а LM45C — 4 °C в диапазоне температур от –20 до +100 °C. Эти термодатчики выпускаются в корпусе SOT-23.

Аналогичные параметры имеет и интегральный термодатчик LM50, отличительная особенность которого— смещение выходного напряжения на +500 мВ, что дает возможность обойтись однополярным питанием во всем диапазоне измеряемых температур. LM50 выпускается в двух модификациях: LM50B — диапазон измеряемых температур от –25 до +100 °C, точность измерений 3 °C и LM50С — от –40 до +125 °C, 4 °C соответственно.

ИДТ LM60 и LM62 работают при напряжении питания от 2,7 В. Благодаря малому потреблению тока погрешность измерения температуры из-за саморазогрева не превышает 0,2 °C в воздухе. LM60 выпускается в корпусах SOT-23 и TO-92, а LM60 — только SOT-23. Микромощные миниатюрные термодатчики LM20 изготавливаются по технологии КМОП, и, хотя температурная зависимость выходного напряжения для этих приборов имеет небольшую параболическую составляющую, максимальная погрешность измерений во всем диапазоне измеряемых температур от –55 до +130 °C для ИДТ модификации LM20B не превышает ±2,5 °C, а для LM20C — ±5 °C. В отличие от рассмотренных выше датчиков, выполненных по биполярной технологии, у LM20 температурный коэффициент отрицательный.

В диапазоне температур от –40 до +85 °C выходное напряжение U описывается линейной функцией температуры и имеет вид U = –11,67 мВ/°C ' T + 1,8583 В с погрешностью не более ±0,65 °C. Для расчетов во всем температурном диапазоне для сохранения минимальной погрешности в коэффициенты следует вносить поправки. Благодаря сверхмалому потреблению тока (максимально 10 мкА), LM20 прекрасно подходят для использования в устройствах с батарейным питанием, отметим также, что саморазогрев термодатчика в воздухе не превышает 0,02 °C. Выпускаются в корпусах SC-70-5 и micro SMD.

Интегральный датчик температуры LM56 предназначен для использования в термостатах. Функциональная схема ИДТ LM56 и графики, поясняющие особенности его функционирования, представлены на рис. 4. Используя внешние резисторы и внутренний источник опорного напряжения 1,250 В, на контактах 3 и 2 задают пороговые напряжения переключения компараторов VT1иVT2, соответствующие заданным температурам Т1 и Т2. В результате на выходе 1 (OUT1 — контакт 7) формируется напряжение низкого уровня, если температура превысит значение Т1, и, соответственно, напряжение высокого уровня, если температура упадет ниже значения Т1 – Тhyst (Тhyst = 5 °C). Аналогично по отношению к температуре Т2 формируется сигнал на выходе 2 (OUT2 — контакт 8). Напряжение на выходе микросхемы VTEMP (контакт 5) пропорционально температуре в градусах Цельсия с коэффициентом 6,2 мВ/°C и смещено на +395 мВ, погрешность измерения температуры во всем диапазоне не превышает 3 °C для модификации LM56BIM и 4 °C для LM56CIM. Типовая схема включения ИДТLM56 и формулы для расчета сопротивления резисторов R1 — R3, задающих величины пороговых температур, приведены на рис. 5.

Отметим, что максимальный ток коллекторов выходных транзисторов составляет всего 50 мкА, что требует подключения к ним достаточно высокоомной нагрузки. LM56 выпускаются в обычных и мини-корпусах SO-8.

Перейдем теперь к рассмотрению интегральных датчиков температуры с цифровым выходом. ИДТ LM70 и LM74 представляют семейство цифровых термодатчиков с последовательным интерфейсом, совместимым с протоколами Motorola SPI и National Semiconductor MICROWARE. Функциональная схема LM70 приведена на рис. 6, LM74 отличается от него 13-битным АЦП. LM70/74 функционируют как ведомые устройства, полный цикл приема-передачи данных занимает 32 такта сигнала SC, из которых первые 16 отводятся передаче данных на контроллер, а вторые — приему. Управление работой датчика производится путем записи данных в конфигурационный регистр, для идентификации ИДТ и считывания результатов измерений служат регистр идентификации и температурный регистр, работающие в режиме чтения.

LM70/74 аппаратно совместимы практически с любыми микроконтроллерами, программирование которых в этом случае не составляет большого труда. Для экономии энергии в интервале между измерениями имеется возможность перевода ИДТ в режим shutdown с током потребления менее 10 мкА, что может быть очень полезно в устройствах с автономным питанием. Существует два варианта микросхем по напряжению питания: LM70/74-3 — 2,65–3,6 В, LM70/74-5 — 4,5–5,5 В. LM70 выпускаются в корпусах с 8 выводами MSOP и LLP, а LM74 — SO-8 и 5-выводном microSMD.

Цифровые ИДТ LM75-LM77 имеют последовательный двухпроводный интерфейс по протоколу Philips I2C, а также дополнительные цифровые выходы, изменяющие свое состояние, когда температура превышает заданное значение (OverTemper) или выходит из заданных пределов (OverWin). Последние выполнены с открытым стоком и могут использоваться для построения термостатов, сигнализаторов превышения температуры, а также для работы микроконтроллера по прерыванию. Функциональная схема LM76 приведена на рис. 7. ИДТ функционируют как ведомые устройства, имеется развитая система внутренних регистров для установки режимов работы и параметров выходных сигналов. Для облегчения программирования термодатчиков на сайте фирмы свободно предлагается соответствующее программное обеспечение. В интервале между измерениями имеется возможность перевода ИДТ в режим shutdown с током потребления не более 8 мкА. LM75/6/7 выпускаются в 3- и 5-вольтовой модификации в корпусах с 8 выводами SO и MSOP.

Последнее поколение цифровых ИДТ, разработанных фирмой National Semiconductor, как уже отмечалось выше, кроме измерения локальной (собственной) температуры позволяет подключать удаленные термодатчики, в качестве которых может использоваться диод или транзистор в диодном включении, например 2N3904, а также сенсор, встроенный в микропроцессор. Семейство LM82/83/84/86/88/90/91 (в таблице не показаны) цифровых ИДТ такого типа с последовательным двухпроводным интерфейсом SMBus позволяют подключать от одного до трех удаленных датчиков и обеспечивают точность измерения температуры от 1 до 3 °C в диапазоне от 0 до +125 °C.

Выпускаются в 8-выводных корпусах SO и MSOP (LM86 и LM90) и 16-выводном QSOP. Для корректной работы аппаратных средств современных компьютеров необходим постоянный мониторинг напряжений питания и температуры микропроцессора, и, если эти параметры выходят за предел допустимых значений, функционирование системы следует прекратить. Для контроля температуры многие современные микропроцессоры, в частности, Pentium и др., снабжены расположенным непосредственно на кристалле специальным pn-p транзистором, коллектор которого соединен с подложкой, а база и эмиттер выведены на основной разъем процессора. Измерение температуры и напряжений питания, а также управление вентилятором охлаждения и выдачу в случае необходимости аварийных сигналов и блокировку работы системы производят специализированные контроллеры — системные мониторы (System Hardware Monitors).

Фирма National Semiconductor выпускает семейство системных мониторов LM80/81/85/87 с последовательным двухпроводным интерфейсом SMBus в 24-выводных корпусах TSSOP. В частности, системный монитор LM85 контролирует четыре основные напряжения питания процессора (2,5, 3,3, 5,0 и 12 В), имеет встроенный термодатчик и позволяет подключать два удаленных, сигналы с которых оцифровываются 8-разрядным АЦП, что позволяет измерять температуру в диапазоне от 0 до +125 °C с разрешением 1 °C. В состав монитора входит также система контроля данных от четырех тахометрических датчиков вентиляторов и три формирователя ШИМ-напряжений для управления их работой. Пять цифровых входов VID— сигналов идентификации от процессора — позволяют устанавливать определенные режимы работы монитора для различных ситуаций. Другие системные мониторы семейства имеют ряд дополнительных аналоговых и цифровых входов и выходов— сигналов прерывания, аварийного сброса процессора, вскрытия шасси и др.