Vorwort | 5 |
Inhaltsverzeichnis | 7 |
Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen | 11 |
1 Grundstrukturen der Sensorschaltungstechnik | 15 |
1.1 Einführung | 15 |
1.2 Reihenstruktur | 16 |
1.3 Parallelstruktur | 17 |
1.4 Kreisstruktur | 19 |
1.5 Integrierte und intelligente Sensoren | 20 |
1.6 Lernziel-Test | 22 |
2 Rausch- und driftarme Operationsverstärkerschaltungen | 25 |
2.1 Einführung | 25 |
2.2 Operationsverstärker in der Sensorschaltungstechnik | 31 |
2.3 Elektronische Rauschquellen | 34 |
2.4 Rauschen von Operationsverstärkerschaltungen | 39 |
2.5 Elektronische Drift- und Störquellen | 44 |
2.6 Nachweis kleiner Signale mit Operationsverstärkerschaltungen | 49 |
2.7 Lernziel-Test | 50 |
3 Analog-Digital-Umsetzer für die Sensorik | 51 |
3.1 Einführung | 51 |
3.2 Dual-slope-Umsetzer für die Sensortechnik | 54 |
3.3 Sigma-Delta-Umsetzer für die Sensorik | 57 |
3.4 Sensor-Interfaces | 61 |
3.5 Integrierte Sensor-Analog-Digital-Umsetzer | 66 |
3.6 Lernziel-Test | 68 |
4 Schaltungstechnik für Temperatursensoren | 69 |
4.1 Temperatursensoren | 69 |
4.2 Linearisierung von Silizium-Widerstandssensoren | 70 |
4.3 Thermoelemente und integrierte Verstärkertechnik | 75 |
4.4 Bandgap-Referenz-Sensoren | 80 |
4.5 Integrierte Temperatursensoren | 84 |
4.6 Lernziel-Test | 90 |
5 Schaltungstechnik für Drucksensoren | 91 |
5.1 Halbleiter-Drucksensoren | 91 |
5.2 Brückenverstärker mit Nullpunkts- und Temperaturkompensation für piezoresistive Sensoren | 96 |
5.3 Elektrometer- und Ladungsverstärker für piezoelektrische Sensoren | 104 |
5.4 Umsetzerschaltungen für kapazitive Sensoren | 106 |
5.5 Integrierte Schaltungskonzepte für Drucksensoren | 113 |
5.6 Lernziel-Test | 117 |
6 Schaltungstechnik für Beschleunigungssensoren | 119 |
6.1 Halbleiter-Beschleunigungssensoren | 119 |
6.2 Schaltungen für piezoresistive und piezoelektrische Beschleunigungssensoren | 121 |
6.3 Schaltungstechnik für Differentialkondensatorsensoren | 122 |
6.4 Integrierte Beschleunigungssensoren | 124 |
6.5 Lernziel-Test | 130 |
7 Schaltungstechnik für Feuchtesensoren | 131 |
7.1 Feuchtesensoren | 131 |
7.2 Astabile Multivibratorschaltungen für kapazitive Feuchtesensoren | 134 |
7.3 Kapazitäts-Spannungs-Umsetzer für Feuchtesensoren | 139 |
7.4 Integrierte Feuchtesensoren | 141 |
7.5 Lernziel-Test | 144 |
8 Schaltungstechnik für magnetische Sensoren | 145 |
8.1 Magnetische Sensoren | 145 |
8.2 Magnetometerschaltung mit Operationsverstärker | 149 |
8.3 Hall-Verstärkerschaltungen | 152 |
8.4 Integrierte magnetogalvanische Sensoren | 157 |
8.5 Brückenschaltungen für magnetoresistive Sensoren | 162 |
8.6 Induktive Halbbrückenschaltungen für Differenzspulensensoren | 169 |
8.7 Integrierte Fluxgate-Sensoren | 172 |
8.8 Lernziel-Test | 174 |
9 Schaltungstechnik für optische Sensoren | 175 |
9.1 Optische Sensoren | 175 |
9.2 Präzisions-Fotoverstärkerschaltungen mit Operationsverstärkern | 183 |
9.3 Integrierte Fotoverstärkerschaltungen | 192 |
9.4 Farbsensorschaltungstechnik | 202 |
9.5 Schaltungstechnik für positionsempfindliche Sensoren | 205 |
9.6 Integrierter Kantensensor mit Kapazitäts-Frequenz-Umsetzer | 215 |
9.7 Pyroelektrische Verstärkertechnik | 220 |
9.8 Lernziel-Test | 230 |
10 Schaltungstechnik für chemische Sensoren | 231 |
10.1 Gas- und Flüssigkeitssensoren | 231 |
10.2 Metalloxid-Leitfähigkeitssensoren | 233 |
10.3 Potentiometrische und amperometrische Schaltungen für Festelektrolytsensoren | 237 |
10.4 Schaltungstechnik für pH-Sensoren | 242 |
10.5 Wärmetönungs- und Wärmeleitungs-Gassensoren | 249 |
10.6 Lernziel-Test | 256 |
11 Schaltungstechnik für biologische Sensoren | 257 |
11.1 Biosensoren | 257 |
11.2 CMOS-Potentiostate für biochemische Sensoren | 261 |
11.3 Konduktometrische Schaltungstechnik | 265 |
11.4 ISFET-Biosensor-Interfaces | 267 |
11.5 Biokapazitive Schaltungstechnik | 271 |
11.6 Cantilever-basierte Biosensoren | 273 |
11.7 Magnetoresistive Multianalyt-Biosensoren | 275 |
12 Lösungen von Aufgaben der Lernziel-Tests | 279 |
Anhang | 285 |
A Übersicht über Operationsverstärker-Typen für die Sensorschaltungstechnik | 285 |
B Übersicht über Typen von Analog-Digital-Umsetzern für die Sensorschaltungstechnik | 287 |
C Ausgewählte Internet-Adressen von Sensor- und Halbleiterfirmen | 290 |
Literaturverzeichnis | 293 |
Verzeichnis der Abkürzungen | 303 |
Wichtige physikalische Konstanten | 304 |
Stichwortverzeichnis | 305 |