电子工程师入门实践提高系列丛书 物联网与穿戴式应用中的传感器及其接口技术PDF电子书下载

第1章 传统传感器 1

1.1 概述 1

1.2 电阻传感器 1

1.2.1 电位器式位移或角位移传感器 1

1.2.2 电阻应变片（丝） 2

1.2.3 压阻式传感器 2

1.2.4 热电阻传感器 3

1.2.5 热敏电阻传感器 4

1.3 电容传感器 5

1.4 光电传感器 5

1.4.1 光电效应 6

1.4.2 敏电阻 7

1.4.3 光敏晶体管 8

1.5 超声传感器 12

1.6 图像传感器 15

1.6.1 CCD传感器 15

1.6.2 CMOS传感器 19

1.6.3 CCD和CMOS传感器的主要参数 22

1.6.4 CCD和CMOS传感器的对比分析 23

1.7 化学传感器 24

1.7.1 化学传感器的工作原理 25

1.7.2 化学传感器的主要类型 25

1.7.3 影响化学传感器性能的主要因素 38

1.8 生物传感器 38

第2章 传统传感器的接口电路 40

2.1 概述 40

2.2 热电阻的接口电路 41

2.3 电容传感器的接口电路 43

2.3.1 电容传感器桥式接口电路 43

2.3.2 电容传感器谐振式接口电路 44

2.3.3 电容传感器调频式接口电路 44

2.3.4 电容传感器运算式接口电路 45

2.3.5 电容传感器二极管双T形交流电桥接口电路 46

2.3.6 电容传感器脉冲宽度调制电路 46

2.4 电涡流式传感器的接口电路 48

2.5 电位器式传感器的接口电路 49

2.6 差动变压器式位移传感器的接口电路 50

2.7 压阻式压力传感器的接口电路 53

2.8 压电晶体传感器的接口电路 54

2.9 光电二极管（光电池）的接口电路 55

2.9.1 光电二极管（光电池）的工作特性 55

2.9.2 光电二极管的接口电路 56

2.10 阻抗性传感器的集成接口电路 57

2.10.1 电容数字转换器（CDC）AD7747 57

2.10.2 电容传感器的集成接口电路AD7745 61

2.10.3 线性位移差分变压器（LVDT）的集成接口电路 65

2.10.4 压阻传感器集成接口电路MAX1450 69

2.10.5 数字化可编程信号调理芯片PGA309 78

2.11 化学传感器的集成接口电路 79

2.11.1 电化学可编程模拟前端（AFE）LMP91000 80

2.11.2 pH值传感器（离子电极）集成接口电路LMP91200 81

2.11.3 NDIR气体传感器集成接口2AFE LMP91050 82

2.11.4 电化学传感器接口电路LMP91002 83

2.11.5 电化学传感器接口电路AFE5809 84

2.12 电压输出型传感器的集成接口电路 86

2.12.1 高集成、多通道、低功耗16位传感器接口电路LMP90080 87

2.12.2 高精度模数转换器（ADC）ADS1113/4/5 89

2.12.3 低功耗16位传感器模拟前端电路LMP90079/78/77 90

2.12.4 传感器模拟前端LMP90100/99/98/97 92

2.13 图像传感器的集成接口电路 94

2.13.1 CCD/CMOS传感器模拟前端VSP5620/21/22 94

2.13.2 电荷耦合元件（CCD）模拟前端VSP8133 96

2.14 温度传感器的集成接口电路 99

2.14.1 高精度热电偶至数字输出转换器MAX31856 99

2.14.2 热敏电阻RTD至数字输出转换器MAX31865 100

2.15 超声传感器的集成接口电路 112

2.15.1 完全集成的超声波感测模拟前端TDC1000 112

2.15.2 面向液位感测、浓度感测应用的单通道超声波感测模拟前端TDC1011 113

第3章 智能传感器 116

3.1 集成MEMS传感器 116

3.1.1 单轴加速度传感器ADXL193 116

3.1.2 双轴加速计ADXL202/ADXL210 119

3.1.3 双轴加速度传感器ADXL206 125

3.1.4 数字加速度计ADXL312 126

3.1.5 3轴加速计ADXL343 127

3.1.6 低噪声、低漂移、低功耗3轴MEMS加速度计ADXL356/ADXL357 129

3.1.7 微功耗、3轴、±200 g数字输出MEMS ADXL372 130

3.1.8 角速率传感器ADXRS450 132

3.1.9 高性能角速率传感器ADXRS646 133

3.1.10 角速率传感器ADXRS800 135

3.1.11 侧翻检测层内陀螺仪ADXRS910 136

3.1.12 角速度传感器ADIS16120 137

3.1.13 惯性传感器ADIS16448 140

3.1.14 ADXL203型双轴加速度传感器 162

3.1.15 四自由度集成惯性测量传感器ADIS16300 165

3.1.16 集成3轴角速度传感器MAX21000 168

3.1.17 振动传感器ADIS16000/ADIS16229 178

3.1.18 可编程数字陀螺仪ADIS16266 183

3.1.19 集成三轴加速度计ADXL377 195

3.1.20 集成惯性传感器ADIS16445 199

3.1.21 集成惯性传感器ADIS16375 201

3.2 集成温度传感器 203

3.2.1 集成温度传感器TMP05 203

3.2.2 温度传感器AD7416/AD7417/AD7418 206

3.2.3 集成温度传感器MAX6632 216

3.2.4 集成温度传感器ADT75 219

3.2.5 集成温度传感器ADT7310 221

3.2.6 高精度数字温度传感器ADT7320 236

3.3 集成温湿度传感器 252

3.3.1 16位数字I2C温度传感器ADT7420 252

3.3.2 16位175℃数字SPI温度传感器ADT7312 253

3.3.3 ±0.5 ℃精度的16位数字SPI温度传感器ADT7311 254

3.3.4 数字相对湿度和温度传感器Si7015 255

3.3.5 湿度和温度传感器Si701x/2x 256

3.3.6 具有温度传感器的低功耗、高精度数字湿度传感器HDC1010 259

3.3.7 具有双线制接口的11位至14位数字温度传感器LM73-Q1 259

3.3.8 汽车类远程温度传感器监视器TMP421/2/3-Q1 261

3.3.9 9通道高精度温度传感器TMP468 263

3.3.10 汽车用电阻可编程温度开关TMP708-Q1 265

3.3.11 汽车用电阻可编程温度开关TMP709-Q1 267

3.3.12 集成数字温度传感器TMP75C-Q1 268

3.3.13 高精度双引脚温度传感器LMT01-Q1 269

3.3.14 具有温度传感器的低功耗、高精度数字湿度传感器HDC1080 271

3.4 集成光电传感器 272

3.4.1 光度测量前端ADPD103 272

3.4.2 集成一个输出和SPI的光度测量前端ADPD105/ADPD106/ADPD107 273

3.4.3 带环境光抑制功能的光度测量系统ADPD142RG/ADPD142RI 276

3.4.4 集成环境光抑制功能和两个LED的光学模块ADPD144RI 277

3.4.5 集成环境光抑制功能和三个LED的光学模块ADPD174GGI 278

3.4.6 集成环境光抑制功能和三个LED的光学模块ADPD175GGI 279

3.4.7 手势和近距光度传感器ADUX1020 280

3.4.8 集成化的光电传感器OPT101 281

3.4.9 采用密封封装的集成光电二极管和放大器OPT301 283

3.4.10 环境光传感器OPT3001 284

3.4.11 光数字传感器OPT3002 285

3.4.12 超薄环境光传感器OPT3006 286

3.4.13 可编程彩色光／频转换器T/CS230 288

3.4.14 集成光强度传感器TSL2560和TSL2561 292

3.4.15 集成色彩传感器MAX44006/MAX44008 296

3.4.16 接近光及环境光感应器Si1120 310

3.4.17 光电传感器Si1141/2/3 320

3.4.18 用于烟雾检测应用的高灵敏度光传感器MAX30105 321

3.4.19 环境光和红外接近检测传感器MAX44000 323

3.4.20 低功耗环境光传感器MAX44009 324

3.5 特定应用光学传感器 325

3.5.1 3D飞行时间（ToF）传感器 325

3.5.2 集成指纹传感器FCD4B14 327

3.6 集成传声器前置放大器ADAU1301的数字传声器 331

3.7 集成气压计模块MS5534 335

3.8 集成液位传感器LM1042 341

3.9 地球位置与时间传感——全球定位系统 344

3.9.1 GPS的发展、原理与组成 344

3.9.2 GPS接收机的内部功能 347

3.9.3 GPS接收器件MAX2742 347

3.9.4 GPS-41SMD接收器模块 350

3.9.5 北斗卫星导航系统MXTOS2-200 353

3.10 集成霍尔传感器 355

3.10.1 集成式AMR角度传感器和信号调理器ADA4571 355

3.10.2 集成式AMR角度传感器和信号调理器ADA4571-2 356

3.10.3 数字锁存霍尔效应传感器DRV5013 358

3.10.4 超灵敏双通道正交霍尔效应双极开关A1230 360

3.10.5 连续型比例式线性霍尔效应传感器A13和A1 302 362

3.10.6 带开路漏极脉宽调制输出的高精度线性霍尔效应传感器A1356 364

3.10.7 带三态输出微功率3 V线性霍尔效应传感器系列A139x 365

3.10.8 单元件齿状检测速度传感器ATS601 367

3.10.9 动态自行校准峰值侦测差分霍尔效应齿轮齿传感器ATS616 369

3.10.10 动态自行校准差分霍尔效应齿轮齿传感器ATS617 370

3.10.11 具有TPOS功能的可编程霍尔效应开关ATS128 372

3.10.12 带持续校准的三线式真零速差分峰值侦测传感器A1468 373

3.10.13 双线真零速高精度传感器A1688 375

3.10.14 凸轮辅传感器ATS601 376

3.10.15 双输出差分速度和方向传感器ATS605 378

3.10.16 真零速齿轮齿传感器ATS667 379

3.11 集成胎压监控传感器MPXY8300 381

3.12 时间／速度传感器 384

3.12.1 集成模拟前端的时间数字转换器MAX35101 384

3.12.2 带有AFE、RTC和闪存的低功耗时间数字转换器MAX35103 386

3.13 LDC电感数字转换器LDC1000 388

第4章 智能传感器接口电路与混合信号微处理器 391

4.1 高精度模数转换器 392

4.1.1 16位数据采集系统MAX1358B 393

4.1.2 2、3通道隔离式∑-△型ADE7912/ADE7913 394

4.1.3 14位、500 MSPS 4通道模数转换器AD9694 395

4.1.4 16位、1 MSPS、集成数据采集子系统ADAQ7980/ADAQ7988 397

4.1.5 用于电源控制和保护应用的模拟前端ADS131E04 399

4.1.6 16位数据采集系统MAX11359A 400

4.1.7 具微微安培输入的缓冲型18位8通道ADC LTC2358-18 402

4.1.8 18位、1 MSPS、8通道差分输入ADCLTC2335-18 404

4.1.9 低噪声、高速24位逐次逼近型寄存器（SAR）ADCLTC2380-24 405

4.1.10 具可配置数字滤波器的32位过采样ADC LTC2500-32 406

4.2 旋变数字转换器 408

4 2 1 12位R/D转换器AD2S1205 408

4 2.2 分辨率可变的10位至16位R/D转换器AD2S1210 409

4.2.3 12位R/D转换器AD2S1200 410

4.2.4 分辨率可变的旋变数字转换器AD2S83 411

4.2.5 14位双通道自整角机／旋变数字转换器AD2S44 412

4.2.6 旋变数字转换器AD2S80A/AD2S81A/AD2S82A 413

4.2.7 14位自整角机数字转换器SDC1740 414

4.3 无源传感器集成接口电路 415

4.3.1 低成本、高精度传感器信号调理器MAX1452 415

4.3.2 带有过压保护的高精度信号调理器MAX1454 417

4.3.3 MAX1455低成本、汽车传感器信号调理器 418

4.3.4 电容传感器的集成接口电路AD7745 420

4.3.5 12位阻抗转换器网络分析仪AD5934 424

4.3.6 单电极电容数字转换器AD7147A 425

4.3.7 双通道电容数字转换器AD7156 426

4.3.8 12位电容数字转换器AD7152/AD7153 427

4.3.9 24位电容数字转换器AD7747 428

4.3.10 超低功耗双通道电容数字转换器AD7150 429

4.3.11 适用于闭环磁通门传感器的信号调节IC DRV401-Q1 429

4.3.12 LVDT传感器信号调节器PGA970 431

4.3.13 车用超声信号处理与换能器驱动IC PGA460 433

4.3.14 可编程微功耗电化学模拟前端LMP91000 434

4.4 混合信号微处理器 436

4.4.1 低功耗、低噪声、多路传感器信号处理器MAX1464 436

4.4.2 6电流通道和1电压通道电能计量IC ADE7816 437

4.4.3 单相电能计量IC ADE7116/7156/7166/7169/7566/7569 439

4.4.4 单相有功和视在功率计量IC ADE7763 442

4.4.5 带有10位ADC的微控制器MAXQ7670 443

4.4.6 基于16位RISC微控制器的超声测距系统MAXQ7667 445

4.4.7 带有12位ADC的微控制器MAXQ7670A 447

4.4.8 无RTC时间数字转换器MAX35102 449

4.4.9 集成电源管理和128 KB闪存的超低功耗ARM ADuCM3027/3029 450

4.4.10 集成电源管理的超低功耗ARM ADuCM4050 453

4.5 无线片上系统 456

4.5.1 第二代2.4GHz SoC CC2530 456

4.5.2 Texas Instruments公司的CC2531 459

4.5.3 具有USB的SimpleLink蓝牙智能无线MCU CC2540 463

4.5.4 Texas Instruments公司的CC2541-Q1 466

4.5.5 针对蓝牙智能应用的SimpleLink超低功耗无线MCUCC2640 469

4.5.6 SimpleLinkTM Bluetooth？低功耗无线MCU CC2640R2F 473

4.5.7 Nordic Semiconductor公司的nRF24LE1 476

4.5.8 微芯科技公司的rfPIC12F675 481

4.5.9 芯科实验室有限公司的Si102x和Si103x 484

4.5.10 赛普拉斯半导体公司的PSoC 4XX8 BLE 487

第5章 穿戴式装置中的人体信息传感模拟前端 493

5.1 生物电位测量模拟前端 494

5.1.1 生物电位测量模拟前端ADS1294/6/8/4R/6R/8R 494

5.1.2 极低功耗单通道生物电位测量模拟前端MAX30003 496

5.1.3 全集成单导联ECG模拟前端AD8232 498

5.1.4 低功耗5电极心电图模拟前端ADAS1000/-1/-2 501

5.1.5 低功耗3电极心电图模拟前端ADAS1000-3/ADAS1000-4 505

5.2 血氧饱和度与心率测量模拟前端 510

5.2.1 脉搏血氧饱和度和心率测量模拟前端MAX30101 510

5.2.2 用于健身的高灵敏度脉搏血氧饱和度和心率传感器MAX30102 512

5.2.3 低成本极小体积的脉搏血氧饱和度和心率传感器AFE4403 513

5.2.4 极小体积的心率与SpO2测量模拟前端AFE4404 515

5.2.5 具有FIFO的极小体积心率与SpO2测量模拟前端AFE4405 517

5.2.6 脉搏血氧饱和度测量模拟前端AFE4490 518

5.3 体温传感器 521

5.3.1 体温传感器MAX30205 521

5.3.2 红外线测温器MLX90614 522

5.4 体重计和人体成分测量模拟前端AFE4300 523