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特征
一个完整的加速度测量系统;单片集成电路;可在±35 g、±50 g或±70 g输出满标度范围内使用;全差分传感器和高电阻电路;至EMI/RFI;环保包装;完成机械和电气自检;数字指令;输出比供给;芯片平面上的敏感轴;高线性度(满量程的0.2%);频率响应降低到直流;低噪音;低功耗(1.3毫安);精密灵敏度公差和0 g偏移能力;最大可用预滤器夹持净空;400赫兹,2极贝塞尔滤波器;单电源操作;与锡/铅和无铅焊接工艺兼容;适合汽车应用。
应用
振动监测与控制;车辆碰撞感测;冲击检测。
一般说明
ADXL78是一种低功耗、完整的单轴加速度计。带有信号调节电压输出单片集成电路。本产品测量加速度,满标度范围为±35 g、±50 g或±70 g(最小值)。它还可以测量动态加速度(振动)和静态加速度(重力)。ADXL78是ADI第四代表面微机械化iMEMS174;加速计,性能更高,成本更低。该产品专为正面和侧面碰撞安全气囊应用而设计,它还提供了一个完整的经济有效的解决方案,适用于各种其他应用。ADXL78在汽车温度范围内温度稳定且精确,具有自检功能,可通过应用于单个引脚的数字信号,充分锻炼传感器的所有机械和电气元件。
ADXL78有5 mm×5 mm×2 mm的8端陶瓷LCC封装。
操作理论
ADXL78提供全差分传感器结构和电路路径,导致业界最高的电阻电磁干扰/射频干扰效应。最新一代采用电反馈具有零力反馈,提高了精度和稳定性。传感器谐振频率明显高于由片上滤波器设置的信号带宽,避免信号信号附近共振峰引起的分析问题带宽。
图5是一个差动传感器的简化视图元素。每个传感器包括几个差动电容器单元。每个电池由固定板组成安装在基板和固定在框架上的活动板上。框架的位移改变了差动电容,由片上电路测量。
互补400千赫方波驱动固定板。电反馈调节方波的振幅使移动板上的交流信号为0。反馈信号与施加的加速度成线性比例。这个独特的反馈技术确保没有网络施加在传感器上的静电力。差速器反馈控制信号也被应用到滤波器的输入端,它被过滤并转换成单端信号。
应用
电源去耦
在大多数应用中,一个0.1μF的电容器C可以使加速度计与电源上的噪声充分分离。然而,在某些情况下,特别是在400khz内部时钟频率(或其任何谐波)存在噪声的情况下,电源上的噪声可对ADXL78的输出造成干扰。如果需要额外的去耦,可以在电源线上插入一个50Ω(或更小)的电阻或铁氧体磁珠。另外,一个较大的大容量旁路电容器(在1μF到直流4.7μF范围)可与C平行添加。
自我测试
强制电池中的固定手指通常保持与活动框架相同的电位。当自检数字输入被激活时,强制电池中移动板一侧的固定手指上的电压发生变化。这会产生一个吸引人的静电力,使框架朝着那些固定的手指移动。整个信号通道处于激活状态;因此,传感器位移导致V值变化。ADXL78自检功能是验证加速计工作的综合方法。
由于静电力与电容器极板上电压的极性无关,所以在一半的强制电池上施加正电压,在另一半的强制电池上施加正电压。激活自检将导致对传感器施加阶跃函数力,同时取消电容耦合项。ADXL78改进了自测试功能,包括出色的瞬态响应和高速切换能力。任意力波形可以通过调制传感器的自测试输入,如测试信号来测量系统的频率响应,甚至碰撞信号来验证算法在自测试摆幅范围内。
ST引脚不应暴露在大于V+0.3 V的电压下。如果由于系统设计(例如,如果有多个电源电压)而无法保证这一点,则建议在ST和V之间使用低V箝位二极管。
时钟频率供电响应
在任何时钟系统中,时钟频率附近的电源噪声可能会在其他频率产生影响。内部时钟通常控制传感器激励和微机械加速度计的信号解调器。
如果电源包含高频尖峰,则可以将其解调并解释为加速度信号。信号显示为噪声频率和解调器频率之间的差。如果电源峰值距离解调器时钟100赫兹,则在100赫兹处存在输出项。如果电源时钟与加速计时钟的频率完全相同,则该术语显示为偏移量。
如果差频超出信号带宽,滤波器会使其衰减。然而,电源时钟和加速计时钟可能随时间或温度而变化,这会导致干扰信号出现在输出滤波器带宽中。
ADXL78以两种方式解决这个问题。首先,高时钟频率简化了选择电源时钟频率的任务,使得它与加速计时钟之间的差异保持在滤波器带宽之外。其次,ADXL78是唯一一款具有全差分信号通道(包括差分传感器)的微机械加速度计。差分传感器在到达解调器之前消除了大部分电源噪声。良好的高频电源旁路,如靠近电源引脚的陶瓷电容器,也能将干扰量降至最低。
时钟频率电源响应(CFSR)是V时的响应与加速计时钟频率附近电源上的噪声之比。CFSR为3表示V处的信号是加速度计内部时钟频率附近V处激励信号振幅的3倍。这与电源响应类似,只是刺激和响应的频率不同。ADXL78的CFSR比典型的单端加速度计系统高10倍。
信号失真
来自碰撞和其他事件的信号可能包含高振幅、高频成分。这些元件包含的有用信息非常少,并且在加速度计的输出端通过2极贝塞尔滤波器来减小。然而,如果信号在任何点饱和,加速度计输出看起来不像是加速度信号的滤波版本。
信号可能在滤波器之前的任何地方饱和。例如,如果传感器的谐振频率较低,则单位加速度的位移较高。如果施加的加速度足够高,传感器可能会达到机械行程极限。这可以通过将加速计定位在其看不到高加速度值的位置,以及使用更高的谐振频率传感器(如ADXL78)来解决。
此外,在传感器输出和滤波器输入之间的过载情况下,电子元件可能饱和。确保内部电路节点的线性运行至少是满标度加速度值的几倍,可以使电气饱和最小化。ADXL78的电路是线性的大约8×满刻度。
外形尺寸
1、所有型号都在磁带和卷盘上,都是符合RoHS标准的部件。
2、Z=符合RoHS的零件。
3、W=符合汽车应用要求。
汽车产品
ADW22279、ADW22280和ADW22281型号可采用受控制造,以支持汽车应用的质量和可靠性要求。请注意,这些车型的规格可能与商用车型不同;因此,设计师应仔细审查本数据表的规格部分。只有所示的汽车级产品可用于汽车应用。有关这些型号的特定汽车可靠性报告,请与您当地的模拟设备帐户代表联系。