深入剖析LM87：硬件監(jiān)控的得力助手

在硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于服務(wù)器、個(gè)人電腦等系統(tǒng)的硬件監(jiān)控至關(guān)重要。TI公司的LM87芯片就是這樣一款高度集成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為硬件監(jiān)控提供了強(qiáng)大的支持。下面我們就來(lái)詳細(xì)了解一下LM87的特點(diǎn)、規(guī)格、功能及使用方法。

文件下載：LM87CIMT.pdf

一、LM87的特性亮點(diǎn)

1. 溫度與電壓監(jiān)測(cè)

LM87具備遠(yuǎn)程二極管溫度傳感功能，有2個(gè)通道可用于監(jiān)測(cè)外部溫度。同時(shí)，它擁有8個(gè)正電壓輸入，搭配縮放電阻，能直接監(jiān)測(cè) +5 V、+12 V、+3.3 V、+2.5 V、Vccp 等電源。這種多通道的設(shè)計(jì)，使得它能夠全面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的各種電源電壓和溫度情況。

2. 風(fēng)扇控制與監(jiān)測(cè)

它有2個(gè)輸入可選擇用于風(fēng)扇速度或電壓監(jiān)測(cè)，并且配備8位DAC輸出，可用于控制風(fēng)扇速度。這意味著我們可以根據(jù)系統(tǒng)的溫度情況，靈活地調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)有效的散熱控制。

3. 其他功能

還具備機(jī)箱入侵檢測(cè)器輸入、WATCHDOG功能，可對(duì)所有監(jiān)測(cè)值進(jìn)行比較。同時(shí)，它支持SMBus?或I2C串行總線接口，方便與其他設(shè)備進(jìn)行通信。此外，芯片上還有溫度傳感器，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自身溫度。

二、關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)

1. 監(jiān)測(cè)誤差

電壓監(jiān)測(cè)誤差最大為±2 %，外部溫度誤差最大為±4 °C，內(nèi)部溫度誤差在 -40 °C 到 +125 °C 范圍內(nèi)典型值為±3 °C。這些誤差范圍保證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的依據(jù)。

2. 電源與分辨率

電源電壓范圍為2.8到3.8 V，典型供電電流為0.7 mA，較為節(jié)能。ADC和DAC分辨率均為8位，溫度分辨率為1.0 °C，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

三、引腳描述

LM87共有24個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，ADD/NTEST_OUT引腳通常作為三態(tài)輸入，控制串行總線地址的兩個(gè)最低有效位；THERM#引腳可作為溫度中斷的開(kāi)漏輸出或風(fēng)扇控制的中斷輸入；SMBData和SMBCLK引腳用于串行總線的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘傳輸?shù)取Ａ私膺@些引腳的功能，對(duì)于正確使用LM87至關(guān)重要。

四、電氣特性

1. 直流特性

在電源供應(yīng)方面，正常模式下的供應(yīng)電流典型值為0.7 mA，最大為2.0 mA。溫度到數(shù)字轉(zhuǎn)換器特性方面，使用內(nèi)部二極管時(shí)溫度誤差典型值為±3 °C，使用遠(yuǎn)程奔騰二極管和遠(yuǎn)程2N3904傳感器時(shí)也有相應(yīng)的誤差范圍。ADC輸入特性包括輸入電阻、直流輸入電流等參數(shù)，DAC特性則涉及分辨率、誤差、輸出負(fù)載電阻和電容等。

2. 交流特性

串行總線的時(shí)鐘周期、上升時(shí)間、下降時(shí)間等都有明確的規(guī)格要求。例如，SMBCLK時(shí)鐘周期最小為2.5 μs，SMBCLK和SMBData的上升時(shí)間最大為1 μs，下降時(shí)間最大為300 ns。這些參數(shù)確保了串行總線通信的穩(wěn)定性和可靠性。

五、功能描述

1. 總體功能

LM87集成了7個(gè)模擬輸入、內(nèi)部溫度傳感器、兩個(gè)遠(yuǎn)程溫度傳感通道、Delta - Sigma ADC、DAC輸出、2個(gè)風(fēng)扇速度計(jì)數(shù)器、WATCHDOG寄存器等。它通過(guò)兩線SMBus?串行總線接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)的電源、溫度、風(fēng)扇控制和監(jiān)測(cè)。

2. 模擬輸入與轉(zhuǎn)換

模擬輸入可用于監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)中的多種電源，內(nèi)部電阻分壓器將外部電源電壓縮放至3/4標(biāo)稱ADC輸出。ADC會(huì)持續(xù)將縮放后的輸入轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字字，內(nèi)部和外部溫度也會(huì)轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)字字，LSB為1 °C。

3. 風(fēng)扇控制與監(jiān)測(cè)

風(fēng)扇輸入通過(guò)測(cè)量風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)脈沖的周期來(lái)監(jiān)測(cè)風(fēng)扇速度，8位DAC可用于控制風(fēng)扇速度。同時(shí)，LM87內(nèi)部有多個(gè)寄存器，如配置寄存器、通道模式寄存器、中斷狀態(tài)寄存器等，用于控制和配置芯片的各項(xiàng)功能。

4. 中斷與監(jiān)測(cè)

當(dāng)測(cè)量值違反編程限制時(shí)，LM87會(huì)在中斷狀態(tài)寄存器中設(shè)置相應(yīng)的中斷。硬件中斷線INT#可對(duì)每個(gè)中斷源進(jìn)行單獨(dú)屏蔽，THERM#用于信號(hào)溫度特定事件。機(jī)箱入侵輸入可接受外部電路的高電平信號(hào)，當(dāng)機(jī)箱被打開(kāi)時(shí)激活并鎖存。

六、使用方法

1. 上電操作

上電時(shí)，LM87會(huì)對(duì)部分寄存器進(jìn)行“上電復(fù)位”。大多數(shù)應(yīng)用中，上電后的首要操作是將WATCHDOG限制寫(xiě)入Value RAM。

2. 復(fù)位操作

除了編程的DAC輸出外，所有寄存器值可通過(guò)將RESET#輸入拉低至少TBD ns或進(jìn)行配置寄存器初始化，恢復(fù)到“上電”默認(rèn)值。配置寄存器初始化可通過(guò)將配置寄存器1的第7位設(shè)置為高來(lái)完成。

3. 串行總線通信

LM87作為從設(shè)備，通過(guò)SMBData、SMBCLK和ADD引腳進(jìn)行串行總線通信。寫(xiě)入操作包括LM87串行總線接口地址字節(jié)、內(nèi)部地址寄存器字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)；讀取操作根據(jù)內(nèi)部地址寄存器的狀態(tài)有不同的方式。

綜上所述，LM87是一款功能強(qiáng)大、性能可靠的硬件監(jiān)控芯片，在服務(wù)器、工作站、PC等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。各位電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)時(shí)，不妨考慮一下這款芯片，相信它會(huì)為你的設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的便利和優(yōu)勢(shì)。你在使用類似芯片時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。