第1章 传感器电路基础知识

1.1 传感器电路设计须知

1.1.1 传感器

1.1.2 传感器最好具有较小的参数分散性

1.1.3 怎样处理参数的温度漂移现象

1.1.4 为了能够用电池供电必须降低消耗电流

1.1.5 传感器的互换性越好调试起来就越方便

1.2 传感器的驱动电路与电路元器件

1.2.1 驱动传感器所必需的电路

1.2.2 传感器的特征电路

1.2.3 制作电路所必备的元器件

第2章 热电偶的使用方法

2.1 热电偶的原理与测量方法

2.1.1 热电偶产生与温差成比例的热电动势

2.1.2 热电偶的最高使用温度因芯线粗细而异

2.1.3 热电偶如果直接以裸线使用其寿命会缩短

2.1.4 补偿线的使用方法

2.2 热电偶的基本电路

2.2.1 热电偶的放大电路

2.2.2 线性化电路

2.2.3 用运算放大器集成电路制作平方律电路

2.2.4 基准接点补偿电路

2.2.5 用2端式温度传感器集成电路测量基准接点的温度

2.3 刚热电偶制作测温电路

2.3.1 用J型热电偶制作温度计（两个量程：0～300℃和300～600℃）

2.3.2 用K型热电偶制作温度计（两个量程、总测温范围为0～1000℃）

专栏2.1 热电偶的精度

专栏2.2 求解热电偶近似表达式的程序

2.4 使用温度传感器的RMS-DC转换器

2.4.1 交流电压的平均值与有效值

2.4.2 热转换型RMS-DC转换器集成电路LT1088

2.4.3 RMS-DC转换器的基本电路

2.4.4 实际的特性

第3章 铂电阻的使用方法

3.1 铂电阻

3.1.1 利用铂电阻的电阻值随温度变化的规律测量温度

3.1.2 JIS（日本工业标准）与DIN（德国工业标准）中的铂电阻

3.1.3 温度系数的分散性会极大地影响测量精度

3.2 铂电阻的基本电路

3.2.1 恒电流工作

3.2.2 恒电压工作

3.3 用铂电阻制作温度测量电路

3.3.1 制作测温范围为0～200℃的DMM用温度计探头

3.3.2 制作测温范围为0～500℃的DMM用温度计探头

3.3.3 用电流为4～20 mA的环形电路测量0～600℃的温度

3.3.4 制作测温范围为0～600℃的带有线性化电路的环形电流电路

专栏3.1 在需要延长传感器的长度时将其制作成3线式连线

专栏3.2 铂电阻的散热常数与测量误差

第4章 光敏传感器的使用方法

4.1 光敏传感器的种类与特征

4.1.1 光敏二极管的短路电流与开路电压

4.1.2 光敏二极管的暗电流

4.1.3 光敏二极管的分光灵敏度

4.1.4 光敏二极管的响应速度

4.1.5 光敏三极管的特征

4.1.6 光敏三极管的分光灵敏度与响应速度

4.2 光敏传感器的基本电路

4.2.1 光敏二极管的基础是照度测量

4.2.2 用BS500B作光敏二极管

4.2.3 简单的照度计电路

4.3 用光敏传感器制作便携式照度计

4.3.1 用TFA1001W作光敏传感器

4.3.2 为了拓宽动态范围而采用对数输出型

专栏4.1 辐射量与测光量

专栏4.2 观察红外遥控器的波形

专栏4.3 热释电红外传感器

4.4 用热电堆进行非接触式温度测量

4.4.1 非接触式温度计电路的设计

4.4.2 4次方根运算电路的制作方法

第5章 霍尔效应传感器的使用方法

5.1 霍尔效应传感器的工作原理与特征

5.1.1 霍尔效应传感器是一个四端器件

5.1.2 霍尔效应传感器的输出电压与磁场强度成正比

5.1.3 霍尔效应传感器的线性度

5.1.4 GaAs霍尔效应传感器与InSb霍尔效应传感器的特征

5.2 霍尔效应传感器的基本电路

5.2.1 简单的恒电压工作电路

5.2.2 适于高精度测量的恒电流工作电路

5.2.3 作为霍尔效应传感器放大电路基础的差动放大器

5.2.4 用来测量变压器的漏磁

5.3 霍尔效应传感器的使用

5.3.1 制作通用型高斯计

5.3.2 磁极检测器的制作

专栏5.1 使用InSb霍尔效应传感器时应当注意其自加热效应

5.4 关于霍尔效应传感器的不平衡电压

5.4.1 最好选择不平衡电压小的霍尔效应传感器

5.4.2 不平衡电压不稳定时应当考虑是不是产生了热电动势

5.4.3 使用交流电流作为控制电流可消除热电动势

5.4.4 关于霍尔效应传感器的噪声

第6章 磁敏电阻器的使用方法

6.1 磁敏电阻器的工作原理与特征

6.1.1 半导体磁敏电阻器的特征

6.1.2 铁磁体磁敏电阻器的特征

6.2 磁敏电阻器的基本电路与输出波形

6.2.1 半导体磁敏电阻器的基本电路与输出波形

6.2.2 铁磁体磁敏电阻器的基本电路与输出波形

6.3 磁敏电阻器的使用

6.3.1 非接触式交流电流检测器的制作

专栏6.1 磁学单位

……

第7章 压力传感器的使用方法

第8章 交流电流传感器的使用方法

第9章 超声波传感器的使用方法

附录 31/2位A-D转换器的使用方法 2100433B

《传感器实用电路设计与制作》是"图解电路设计与制作系列"之一。本系列共四本。本系列以初学电子电路的电子爱好者为读者对象，培养初学者动手能力为目的，因此讲解通俗易懂、细致，实用性强。通过本系列的学习，可以制作简单到较复杂的电路。

《传感器实用电路设计与制作》介绍从最基本的电路设计基础知识到实用电路设计技术，内容共分9章，即传感器概要、热电偶、白金测温电阻、光传感器、活儿传感器、磁性电阻元件、压力传感器、交流电路传感器、超声波传感器等。

本教程以Mentor Graphics公司的开发软件PADS为平台，以一个STM32核心板电路为载体，引入TDBU教学模式，对电路设计与制作的过程进行讲解，包括STM32核心板验证、焊接材料采购、样板焊接、原理图绘制、PCB设计、生产文件输出以及打样贴片，让读者通过实训，在短时间内对电路设计与制作的整个过程有一个立体的认识，最终实现能够独立进行简单电路设计与制作的目标 。

本书主要介绍常用传感器的接口电路，包括温敏传感器、光敏传感器、磁敏传感器、力敏传感器、湿敏传感器、气敏传感器、超声波传感器、热释电和红外传感器等实用接口电路。这些电路设计新颖、结构合理、性能优良、实用性强。本书可供传感器应用开发人员、电路设计工程师、电子爱好者和大专院校师生使用。

第1章 基于STM32核心板的电路设计与制作流程 1

1.1 什么是STM32核心板 1

1.2 为什么选择STM32核心板 2

1.3 电路设计与制作流程 3

1.4 本书配套资料包 5

1.5 本书配套开发套件 6

本章任务 8

本章习题 8

第2章 STM32核心板介绍 9

2.1 STM32芯片介绍 9

2.2 STM32核心板电路简介 10

2.2.1 通信-下载模块接口电路 10

2.2.2 电源转换电路 11

2.2.3 JTAG/SWD调试接口电路 11

2.2.4 独立按键电路 12

2.2.5 OLED显示屏接口电路 12

2.2.6 晶振电路 14

2.2.7 LED电路 14

2.2.8 STM32微控制器电路 14

2.2.9 外扩引脚 16

2.3 基于STM32核心板可以开展的实验 17

本章任务 17

本章习题 17

第3章 STM32核心板程序下载与验证 19

3.1 准备工作 19

3.2 将通信-下载模块连接到STM32核心板 19

3.3 安装CH340驱动 20

3.4 通过mcuisp下载程序 21

3.5 通过串口助手查看接收数据 22

3.6 查看STM32核心板工作状态 23

3.7 通过ST-Link下载程序 23

本章任务 27

本章习题 27

第4章 STM32核心板焊接 28

4.1 焊接工具和材料 28

4.2 STM32核心板元器件清单 31

4.3 STM32核心板焊接步骤 34

4.4 STM32核心板分步焊接 35

4.5 元器件焊接方法详解 39

4.5.1 STM32F103RCT6芯片焊接方法 39

4.5.2 贴片电阻（电容）焊接方法 41

4.5.3 发光二极管（LED）焊接方法 42

4.5.4 肖特基二极管（SS210）焊接方法 42

4.5.5 低压差线性稳压芯片（AMS1117）焊接方法 43

4.5.6 晶振焊接方法 44

4.5.7 贴片轻触开关焊接方法 45

4.5.8 直插元器件焊接方法 46

本章任务 46

本章习题 47

第5章 PADS VX.2软件介绍 48

5.1 PADS软件介绍 48

5.2 硬件系统配置要求 50

5.3 PADS VX.2软件安装 50

本章任务 53

本章习题 53

第6章 STM32核心板原理图设计 54

6.1 原理图设计流程 54

6.2 新建原理图文件 54

6.3 原理图设计规范 57

6.4 快捷键介绍 60

6.5 元器件库的加载和卸载 61

6.5.1 加载元器件库 62

6.5.2 卸载元器件库 63

6.6 放置和删除元器件 63

6.7 元器件的连线 67

6.8 添加网络标号 68

6.9 文本的放置 69

6.10 原理图的编译 71

本章任务 73

本章习题 73

第7章 STM32核心板PCB设计 74

7.1 PCB设计流程 74

7.2 创建PCB文件 74

7.3 设置规则 75

7.4 基本操作 78

7.4.1 绘制板框 78

7.4.2 绘制定位孔 79

7.4.3 统一修改编号丝印大小 84

7.5 元器件的布局 84

7.5.1 布局原则 85

7.5.2 布局基本操作 87

7.6 元器件的布线 89

7.6.1 布线基本操作 89

7.6.2 布线注意事项 91

7.6.3 STM32分步布线 92

7.7 丝印 99

7.7.1 添加丝印 100

7.7.2 批量添加丝印 100

7.8 泪滴 101

7.8.1 添加泪滴 101

7.8.2 删除泪滴 102

7.9 添加电路板信息和信息框 103

7.9.1 添加电路板名称丝印 103

7.9.2 添加版本信息和信息框 104

7.9.3 添加PCB信息 105

7.10 覆铜 105

7.10.1 设置覆铜规则 105

7.10.2 覆铜的基本操作 106

7.11 DRC规则检测 109

本章任务 110

本章习题 110

第8章 创建元器件库 111

8.1 元器件库的组成 111

8.2 元器件库的创建步骤 112

8.3 创建PCB封装库 114

8.3.1 制作电阻的PCB封装 114

8.3.2 制作发光二极管的PCB封装 120

8.3.3 制作简牛的PCB封装 123

8.3.4 制作STM32F103RCT6的PCB封装 128

8.4 创建原理图逻辑库 132

8.4.1 创建原理图逻辑库的流程 132

8.4.2 新建电阻逻辑符号 132

8.4.3 新建发光二极管逻辑符号 135

8.4.4 新建简牛逻辑符号 137

8.4.5 新建STM32F103RCT6逻辑符号 138

8.5 创建元器件类型库 140

8.5.1 新建元器件类型——电阻 140

8.5.2 新建元器件类型——发光二极管 145

8.5.3 新建元器件类型——简牛 149

8.5.4 新建元器件类型——STM32F103RCT6芯片 153

本章任务 157

本章习题 158

第9章 输出生产文件 159

9.1 生产文件的组成 159

9.2 PCB源文件的输出 159

9.3 Gerber文件的输出 160

9.4 IPC网表的输出 169

9.5 SMT文件的输出 170

9.6 装配图的输出 174

9.7 BOM的输出 178

本章任务 180

本章习题 180

第10章 制作电路板 181

10.1 PCB打样在线下单流程 181

10.2 元器件在线购买流程 186

10.3 PCB贴片在线下单流程 189

10.4 嘉立创下单助手 193

本章任务 195

本章习题 195

附录 STM32核心板PDF版本原理图 196

参考文献 197 2100433B