DS1721数字温度传感器与DS1621的反向兼容性

星星科技指导员 2023-05-16 885

描述

由于许多应用不需要DS0 5线数字温度传感器的±1621.2°C精度，因此设计了精度为±1.0°C的DS1721温度传感器IC，以提供DS1621的低成本替代方案。在大多数方面，DS1621和DS1721的工作方式相同;然而，器件之间存在一些差异，在从DS1621过渡到DS1721时，会导致软件不兼容。本应用笔记解释了DS1721与DS1621的区别，以及它在DS1621电路中的工作原理。本文面向有兴趣从DS1621过渡到DS1721的用户，并且：a）希望了解DS1721是否可以作为DS1621的直接替代品，或b）处于设计周期的某个阶段，仍然可以进行软件修改以适应DS1721。

概述

随着达拉斯半导体继续改进其热管理产品线，主要目标是使这些产品更实惠。由于许多应用不需要DS0 5线数字温度计和恒温器±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。在大多数方面，DS1621和DS1721的工作方式相同;然而，器件之间存在一些差异，在从DS1621过渡到DS1721时，会导致软件不兼容。

本应用笔记解释了DS1721与DS1621的区别，以及它在DS1621电路中的工作原理。本文面向有兴趣从DS1621过渡到DS1721的用户，并且：a）希望了解DS1721是否可以作为DS1621的直接替代品，或b）处于设计周期的某个阶段，仍然可以进行软件修改以适应DS1721。使用DS1721开始新设计的用户应参考DS1721数据资料的使用说明，因为本应用笔记中的信息并不相关。此外，从DS1621过渡到DS1721的用户还需要参考DS1721数据资料，了解本应用笔记未涵盖的器件规格和其他信息。

DS1721设计中实现的变化/成本降低如下：

DS1721采用精密带隙电压基准和ΣΔ A/D转换器，以数字格式提供温度数据。DS1621通过一对振荡器实现此功能，一个具有正温度系数，另一个具有零温度系数。

DS1721没有EEPROM;DS1621具有EEPROM（即非易失性存储器）。

由于DS1721没有EEPROM，因此通过激光进行校准，这是一种比DS1621的浴槽校准更便宜的技术。

Dallas设计DS1721尽可能与DS1621兼容，但上述第1项和第2项可能造成软件差异，导致DS1721无法直接替代某些DS1621应用。第3项仅涉及DS1721的较低精度，不影响软件兼容性。

本应用笔记涉及DS1621/DS1721兼容性的以下问题：

操作模式

配置寄存器

恒温器跳变点寄存器（TH/TL)

温度数字转换时间

操作模式

为了提高与DS1621的兼容性，DS1721设计为工作在两种模式：1621模式和标准模式。DS1721在1621模式下上电，只要始终使用DS1621的启动转换T命令（EEh）启动温度转换，DS1621就会一直处于该模式。在1721模式下，DS1621的工作原理与DS105非常相似，用户可以选择读取斜率累加器和计数器寄存器，进行高分辨率温度计算，如应用笔记1721所述。DS1721可通过DS51的启动转换T命令（<>h）启动温度转换，切换到标准模式。一旦设备处于标准模式，它将保持此模式，直到电源重新启动，并且EEh开始转换T命令将被忽略。

本应用笔记的其余部分假设DS1721在1621模式下使用（即EEh用于启动所有温度转换）。请参考DS1721数据资料，了解器件的标准工作模式说明。

配置寄存器

DS1621和DS1721的配置寄存器之间有若干区别。主要区别在于，在DS1621中，配置寄存器中的某些位存储在EEPROM中。图1和图2所示为DS1621和DS1721配置寄存器，DS1621配置寄存器中的EEPROM位下划线，DS1721配置寄存器中两款器件之间的差异以粗体显示。以下段落详细描述了这些差异以及这些差异造成的任何不兼容性。

寄存器

图1.DS1621配置寄存器。

寄存器

图2.DS1721配置寄存器。

位4在DS1621和DS1721中有不同的用途，但不会在两个器件之间造成不兼容。在这两种设备中，位 4 都是只读的，不能被用户覆盖。因此，在写入配置寄存器期间，将忽略写入位 4 的值。

DS4配置寄存器（NVB）中的第1621位用于向用户发出EEPROM状态信号，如下所示：NVB=0—EEPROM不忙，NVB=1—正在写入EEPROM。DS4 （U）中的第1721位表示器件是处于1621模式（U=0）还是标准模式（U=1）。如果DS1721在1621模式下使用，DS4的第1721位将上电为0并保持为0。如果发出标准模式开始转换 T 命令（51h），则位 4 将变为 1。

第3位和第2位在DS1621和DS1721中有不同的用途，但它们不会在两个器件之间造成不兼容。在DS1621中，这些位是只读的，由器件内部使用。在1721模式下的DS1621中，R1和R0位为只读，上电时为R1=1和R0=1。在 1621 模式下，写入这些位对位或设备的操作没有影响。如果DS1721在标准模式下使用，则位R1和R0定义器件的读出分辨率（即9、10、11或12位）。请参考DS1721数据资料，了解有关在标准模式下使用R1和R0的更多信息。

POL在DS1621和DS1721中具有相同的功能;也就是说，它定义了TOUT恒温器输出的有源极性。但是，此位可能存在兼容性问题。在DS1621中，POL位存储在EEPROM中，因此上电时包含最后写入的数据。另一方面，在DS1721中，该位将始终上电为1 （T外= 高电平有效）。因此，如果DS1621应用将POL位预设为0 （T外=低电平有效），并且不会在每个上电序列中向POL位写入0，因此转换到DS1721时需要更改软件（或硬件），以使T外以获得正确的极性。

1SHOT在DS1721和DS1621上也具有相同的功能。它定义了每个“开始转换 T”命令是连续进行温度转换还是仅发生一次（即单次模式）。但是，此位可能存在兼容性问题。DS1中的1621SHOT位存储在EEPROM中，上电时包含最后写入的数据。但是，在DS1721中，1SHOT位将始终上电为0（连续变频模式）。因此，如果DS1621应用将1SHOT位预设为1（单触发模式），并且不在每个上电序列中将该位的1重写为该位，则在过渡到DS1721时会出现需要软件修改的不兼容性，即当发出启动转换T命令（EEh）时，DS1721将执行连续温度转换，而不仅仅是一次转换。

虽然DS1721在连续变频模式下可以正常工作，但在需要单次模式以最大限度地节省功耗的应用中，这可能会带来问题。DS1721在有源变频时消耗高达1mA （最大值）的工作电流，而不进行变换时，待机电流为1μA。电源电流增加 1000 倍对于功耗敏感型应用可能是不可接受的。如果DS1721工作在连续模式而不是单次模式，另一个问题涉及使用斜率累加器和计数器寄存器的数据进行高分辨率温度计算的应用，如AN105所示。为了使这些寄存器正常工作，器件必须处于单脉冲模式（与DS1621相同）。

恒温器跳变点寄存器（TH和 TL)

DS1621和DS1721使用相同的协议访问TH（访问 TH=A1h）和 TL（Access TL=A2h）寄存器，因此两个器件对这些寄存器的写入和读取是相同的。但是，这些寄存器可能存在兼容性问题。在DS1621上，TH和 TL寄存器存储在EEPROM中，并且将始终上电，其中包含应用写入的最新值。另一方面，在DS1721中，这些寄存器始终在TH=80°C和TL=75°C时上电。因此，如果DS1621应用预设了恒温器跳变点，但不是在每个上电序列中重写这些寄存器，则在转换到DS1721时需要更改软件，以确保恒温器正常工作。

温度数字转换时间

DS1621的最大转换时间规格为1 sec。DS1721的最大转换时间规格为1.2秒（12位分辨率）。当DS1721在1621模式下使用时，转换时间为1.2秒，因为12位转换是在这种模式下进行的。

当器件处于单次模式时，如果应用软件在读取温度之前延迟小于1621.1721秒，DS1和DS2之间的转换时间差可能导致不兼容。但是，如果软件监视配置寄存器中的 DONE 位，则可以避免此问题，因为转换完成后 DONE 位将变为 1。如果应用使用连续转换模式，则转换时间不会有问题，因为双缓冲温度寄存器始终包含上次完成转换的结果。

总结

DS1721为市场带来了广受欢迎的DS1621 2线数字温度计和恒温器的低精度版本。虽然与DS1621的兼容性是DS1721设计中的主要关注点，但DS1721的成本降低使其无法真正替代所有DS1621应用。

以下特性对于DS1621和DS1721是相同的，在过渡到DS1721时不会造成不兼容：

引脚排列

寄存器

表面贴装封装（150mil SO8）

电源范围（2.7V ≤ VDD≤ 5.5V）

温度范围（-55°C 至 125°C）

2 线地址字节（1001 A2一个1一个0)

3 位可选寻址能力

命令协议：

读取温度（AAh）

通道 TH （A1h）

访问 TL （A2h）

访问配置（ACh）

开始转换 T （EEh）

停止转换 T（22 小时）

可编程转换模式（单次和连续）

可编程恒温器限值

可编程恒温器输出极性

以下差异可能使DS1721无法在DS1621设计的插座中插入兼容性，具体取决于具体应用：

DS1721温度计在-1°C至+0°C范围内精度为±10.85°C;DS1621温度计在0°C至+5°C范围内精度为±0.70°C。

DS1721没有用于温控器跳变点TH和 TL.DS80的上电默认值分别为+75°C和+1721°C。

DS1721配置寄存器位1SHOT和POL不是EEPROM，始终上电至0 （连续变频模式）和1 （T外=活动高），分别。

DS1721（用于1621模式）的转换时间为1.2秒（最大值）。DS1621的转换时间为1秒（最大值）。

审核编辑：郭婷

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