Эти микросхемы отличаются в основном только тем, как данные представлены для пользователя, и некоторыми особенностями. Чтобы понять различия между DS18B20 и DS1820, рассмотрим эволюцию изменений между микросхемами DS1820 -> DS18S20 -> DS18B20.

[Принцип работы]

Базовая схема измерения температуры у всех устройств DS18xx одинаковая. Внутри реализованы два источника опорного напряжения. У одного из них высокий коэффициент зависимости напряжения от температуры. У другого низкий коэффициент, так что его выходное напряжение при изменении температуры почти не меняется. АЦП преобразует разницу между напряжениями этих опорных напряжений в цифровую форму, которая соответствует измеренной температуре.

[Эволюция серии DS18xxx]

DS1820. Начнем с оригинальной микросхемы DS1820. Для выполнения преобразования температуры в ней используется топология с двумя генераторами. Разрешающая способность оригинальной DS1820 была только 9 бит. Дополнительное разрешение может быть достигнуто путем чтения двух дополнительных байт (Count Per °C и Count Remain) и вычислений по следующей формуле. Для этого вычисления Temp_Read это значение, полученное усечением самого младшего бита с весом 0.5°C (бита 0) из данных температуры.

                   (Формула 1)

DS18S20. Микросхема DS18S20 была разработана таким образом, чтобы она просто заменяла оригинальную DS1820 без каких-либо доработок конечного продукта. Чтобы такая замена работала, АЦП в микросхеме DS18S20 сконфигурирована на заводе так, чтобы она всегда выполняла 12-разрядные преобразования. 12 бит данных затем округляются до  9 бит и сохраняются в регистре температуры. Чтобы получить улучшенный результат преобразования температуры, вычисляется значение для регистра Count Remain. Регистр Count Per °C устанавливается на заводе в значение 16. С помощью вычислений по показанной выше Формуле 1, использование результата преобразования вместе с этими регистрами позволяет добиться для DS18S20 разрешающей способности 12 бит.

DS18B20. Эта микросхема отличается от DS18S20 важной особенностью: разработчик может выбрать разрешающую способность путем программирования регистра конфигурации (в диапазоне от 9 до 12 бит). Это позволяет добиться уменьшения времени преобразования, если можно снизить разрешающую способность (чем меньше выбранная разрядность, тем меньше время преобразования) и общее энергопотребление (чем меньше разрядность, тем ток потребления меньше). Таблица 1 показывает время преобразования и вес младшего бита результата для каждой настройки разрешающей способности.

Таблица 1. Основные отличия настроек разрешающей способности DS18B20.

Формат регистров температуры DS18B20 и DS18S20 также отличается. Вес регистра температуры DS18S20 сделан эквивалентным DS1820; регистр температуры микросхемы DS18B20 имеет формат для предоставления 12 бит разрешающей способности. Такой формат регистра DS18B20 устраняет необходимость в дополнительном вычислении (которые требуются для DS18S20), если требуется разрешающая способность выше, чем 9 бит. Для обоих микросхем состояние регистра температуры при включении питания одинаковое и соответствует +85°C. Форматы для регистров температуры показаны в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Формат регистра температуры DS18S20.

Таблица 3. Формат регистра температуры DS18B20.

Примечание *: S это бит знака.

Также есть незначительные отличия между картой памяти scratchpad между этими устройствами (см. таблицу 4). В DS18S20 отсутствует регистр конфигурации, позволяющий менять разрядность преобразования температуры в DS18B20. У DS18S20 есть два дополнительных регистра, которые необходимы для вычислений результата, если требуется разрешение более 9 бит.

Таблица 4. Сравнение карт памяти scratchpad микросхем DS18S20 и DS18B20.

Также отличаются 8 бит кода семейства в ROM-коде для DS18S20 и DS18B20. Код семейства DS18B20 равен 28h; у DS18S20 код семейства полностью совпадает с кодом оригинальной DS1820, который равен 10h.

[Рекомендации по применению]

DS18S20 рекомендуется применять только для тех приложений, которые в настоящий момент используют оригинальную микросхему DS1820. Простая замена DS1820 на DS18S20 скорее всего не потребует никаких изменений ни в аппаратуре, ни в программном обеспечении конечного продукта. Однако иногда может потребоваться небольшие изменения в коде, потому что у DS18S20 больше время преобразования (750 мс), чем у DS1820 (500 мс).

DS18B20 рекомендуется использовать для любых приложений, где требуется разрешающая способность измерения температуры от 9 до 12 бит. DS18B20 обладает большей гибкостью, и её проще использовать, чем DS18S20.

[Ссылки]

1. APPLICATION NOTE 4377 1-WIRE PROTOCOL PDF OF DS18S20 VS DS18B20 DIGITAL THERMOMETERS site:maximintegrated.com.
2. DS18B20: цифровой термометр с интерфейсом 1-Wire.