Themenschwerpunkte sind:
· Grundstruktuen der Sensorschaltungstechnik
· Rausch- und driftarme Operationsverstärkerschaltungen
· Analog-Digital-Umsetzer für die Sensorik
· Schaltungstechnik für Temperatur-, Druck- Beschleunigungs-, Feuchte-, magnetische, optische, chemische und biologische Sensoren.
Besondere Betonung liegt auf der inhaltlich und mathematisch verständlichen Ableitung der Schaltungseigenschaften und Dimensionierungsvorschriften sowie der Anwendung integrierter Schaltungen. Die praxisgerechte Darstellung mit den elementaren Methoden der Berechnung elektrischer Stromkreise vermittelt sowohl dem Lernenden als auch dem praktizierenden Ingenieur bei der Applikation von modernen Sensoren in der Meß- und Automatisierungstechnik nützliche Kenntnisse und Fertigkeiten. Den Kapiteln sind Übungsaufgaben zur Kontrolle des erreichten Wissensstandes angefügt.
Inhaltsverzeichnis
1;Vorwort;5 2;Inhaltsverzeichnis;7 3;Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen;11 4;1 Grundstrukturen der Sensorschaltungstechnik;15 4.1;1.1 Einführung;15 4.2;1.2 Reihenstruktur;16 4.3;1.3 Parallelstruktur;17 4.4;1.4 Kreisstruktur;19 4.5;1.5 Integrierte und intelligente Sensoren;20 4.6;1.6 Lernziel-Test;22 5;2 Rausch- und driftarme Operationsverstärkerschaltungen;25 5.1;2.1 Einführung;25 5.2;2.2 Operationsverstärker in der Sensorschaltungstechnik;31 5.3;2.3 Elektronische Rauschquellen;34 5.4;2.4 Rauschen von Operationsverstärkerschaltungen;39 5.5;2.5 Elektronische Drift- und Störquellen;44 5.6;2.6 Nachweis kleiner Signale mit Operationsverstärkerschaltungen;49 5.7;2.7 Lernziel-Test;50 6;3 Analog-Digital-Umsetzer für die Sensorik;51 6.1;3.1 Einführung;51 6.2;3.2 Dual-slope-Umsetzer für die Sensortechnik;54 6.3;3.3 Sigma-Delta-Umsetzer für die Sensorik;57 6.4;3.4 Sensor-Interfaces;61 6.5;3.5 Integrierte Sensor-Analog-Digital-Umsetzer;66 6.6;3.6 Lernziel-Test;68 7;4 Schaltungstechnik für Temperatursensoren;69 7.1;4.1 Temperatursensoren;69 7.2;4.2 Linearisierung von Silizium-Widerstandssensoren;70 7.3;4.3 Thermoelemente und integrierte Verstärkertechnik;75 7.4;4.4 Bandgap-Referenz-Sensoren;80 7.5;4.5 Integrierte Temperatursensoren;84 7.6;4.6 Lernziel-Test;90 8;5 Schaltungstechnik für Drucksensoren;91 8.1;5.1 Halbleiter-Drucksensoren;91 8.2;5.2 Brückenverstärker mit Nullpunkts- und Temperaturkompensation für piezoresistive Sensoren;96 8.3;5.3 Elektrometer- und Ladungsverstärker für piezoelektrische Sensoren;104 8.4;5.4 Umsetzerschaltungen für kapazitive Sensoren;106 8.5;5.5 Integrierte Schaltungskonzepte für Drucksensoren;113 8.6;5.6 Lernziel-Test;117 9;6 Schaltungstechnik für Beschleunigungssensoren;119 9.1;6.1 Halbleiter-Beschleunigungssensoren;119 9.2;6.2 Schaltungen für piezoresistive und piezoelektrische Beschleunigungssensoren;121 9.3;6.3 Schaltungstechnik für Differentialkondensatorsensoren;122 9.4;6.4 Integrierte Beschleunigungssensoren;124 9.5;6.5 Lernziel-Test;
130 10;7 Schaltungstechnik für Feuchtesensoren;131 10.1;7.1 Feuchtesensoren;131 10.2;7.2 Astabile Multivibratorschaltungen für kapazitive Feuchtesensoren;134 10.3;7.3 Kapazitäts-Spannungs-Umsetzer für Feuchtesensoren;139 10.4;7.4 Integrierte Feuchtesensoren;141 10.5;7.5 Lernziel-Test;144 11;8 Schaltungstechnik für magnetische Sensoren;145 11.1;8.1 Magnetische Sensoren;145 11.2;8.2 Magnetometerschaltung mit Operationsverstärker;149 11.3;8.3 Hall-Verstärkerschaltungen;152 11.4;8.4 Integrierte magnetogalvanische Sensoren;157 11.5;8.5 Brückenschaltungen für magnetoresistive Sensoren;162 11.6;8.6 Induktive Halbbrückenschaltungen für Differenzspulensensoren;169 11.7;8.7 Integrierte Fluxgate-Sensoren;172 11.8;8.8 Lernziel-Test;174 12;9 Schaltungstechnik für optische Sensoren;175 12.1;9.1 Optische Sensoren;175 12.2;9.2 Präzisions-Fotoverstärkerschaltungen mit Operationsverstärkern;183 12.3;9.3 Integrierte Fotoverstärkerschaltungen;192 12.4;9.4 Farbsensorschaltungstechnik;202 12.5;9.5 Schaltungstechnik für positionsempfindliche Sensoren;205 12.6;9.6 Integrierter Kantensensor mit Kapazitäts-Frequenz-Umsetzer;215 12.7;9.7 Pyroelektrische Verstärkertechnik;220 12.8;9.8 Lernziel-Test;230 13;10 Schaltungstechnik für chemische Sensoren;231 13.1;10.1 Gas- und Flüssigkeitssensoren;231 13.2;10.2 Metalloxid-Leitfähigkeitssensoren;233 13.3;10.3 Potentiometrische und amperometrische Schaltungen für Festelektrolytsensoren;237 13.4;10.4 Schaltungstechnik für pH-Sensoren;242 13.5;10.5 Wärmetönungs- und Wärmeleitungs-Gassensoren;249 13.6;10.6 Lernziel-Test;256 14;11 Schaltungstechnik für biologische Sensoren;257 14.1;11.1 Biosensoren;257 14.2;11.2 CMOS-Potentiostate für biochemische Sensoren;261 14.3;11.3 Konduktometrische Schaltungstechnik;265 14.4;11.4 ISFET-Biosensor-Interfaces;267 14.5;11.5 Biokapazitive Schaltungstechnik;271 14.6;11.6 Cantilever-basierte Biosensoren;273 14.7;11.7 Magnetoresistive Multianalyt-Biosensoren;275 15;12 Lösungen von Aufgaben der Lernziel-Tests;279 16;Anhang;2
85 16.1;A Übersicht über Operationsverstärker-Typen für die Sensorschaltungstechnik;285 16.2;B Übersicht über Typen von Analog-Digital-Umsetzern für die Sensorschaltungstechnik;287 16.3;C Ausgewählte Internet-Adressen von Sensor- und Halbleiterfirmen;290 17;Literaturverzeichnis;293 18;Verzeichnis der Abkürzungen;303 19;Wichtige physikalische Konstanten;304 20;Stichwortverzeichnis;305
