ADXL323是小,薄,低功率,2轴±3克®IMEM加速度计

元器件信息   2022-11-22 09:37   244   0  

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特征

双轴传感;小巧低调的包装;4毫米×4毫米×1.45毫米LFCSP;低功率;180μA,VS=1.8 V(典型)单电源运行;1.8伏至5.25伏;10000克电击存活;优异的温度稳定性;BW调整与单电容每轴RoHS / WEEE无铅兼容。

应用

成本敏感、低功耗、运动和倾斜传感应用;移动设备;游戏系统;磁盘驱动器保护;图像稳定;运动和健康设备。

一般说明

ADXL323是一个小,薄,低功耗,完整的2轴加速度计与信号调节电压输出,所有在一个单一的单片集成电路。该产品测量加速度的最小满标度范围为±3g。它可以测量倾斜传感应用中的静态重力加速度,以及运动、冲击或振动产生的动态加速度。

用户使用X和Y引脚上的C和C电容选择加速计的带宽。可以选择适合应用的带宽,范围为0.5赫兹至1600赫兹。

ADXL323有4 mm×4 mm×1.45 mm、16引线、塑料引线框架芯片尺寸封装(LFCSP_LQ)等小尺寸产品。

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绝对最大额定值

在绝对最大额定值以上列出的应力可能对设备造成永久性损坏。这仅是一个应力额定值;设备在本规范操作章节所述条件或以上任何其他条件下的功能操作并不意味着。长时间暴露于绝对最大额定值条件可能影响器件可靠性。

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典型性能特征

N>1000,除非另有说明。

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操作理论

是一个完整的单芯片加速度测量系统。ADXL323的最小测量范围为±3g。它包含多晶硅表面微机械传感器和信号调理电路,以实现开环加速度测量架构。输出信号是与加速度成比例的模拟电压。加速度计可以测量倾斜传感应用中重力的静态加速度,以及运动、冲击或振动产生的动态加速度。

该传感器是一种多晶硅表面微机械结构,建立在硅片上。多晶硅弹簧将结构悬挂在晶圆表面上,并提供对加速力的阻力。结构的挠度是用一个差动电容器来测量的,该电容器由独立的固定板和附着在移动质量上的板组成。固定板由180°异相方波驱动。加速度使移动质量偏移,使差动电容失去平衡,从而产生振幅与加速度成比例的传感器输出。然后使用相位敏感解调技术来确定加速度的大小和方向。

解调器的输出通过一个32 kΩ的电阻被放大并带离芯片。然后,用户通过添加电容器来设置设备的信号带宽。此过滤可提高测量分辨率并有助于防止混叠。

机械传感器

ADXL323使用单个结构来检测X轴和Y轴。其结果是,两个轴的感测方向是高度正交的,且具有较小的横轴灵敏度。传感器对包的机械不对中是交叉轴灵敏度的主要来源。当然,可以在系统级别校准机械偏差。

性能

创新的设计技术并没有使用额外的温度补偿电路,而是确保ADXL323具有高性能。因此,既不存在量化误差也不存在非单调行为,并且温度滞后非常低(通常在-25°C到+70°C温度范围内小于3 mg)。

图13和图16示出了在25°C至+70°C温度范围内焊接到PCB上的八个部分(X轴和Y轴)的零G输出性能。

图25和图28显示了电源电压为3V时的典型灵敏度随温度的变化。在-25°C到+70°C的温度范围内,这通常优于±1%。

应用

电源去耦

对于大多数应用,一个0.1μF的电容器C,放置在ADXL323电源引脚附近,足以将加速度计与电源上的噪声分离。然而,在50 kHz内部时钟频率(或其任何谐波)存在噪声的应用中,需要额外注意电源旁路,因为这种噪声可能导致加速度测量误差。如果需要额外的去耦,可以在电源线上插入一个100Ω(或更小)的电阻或铁氧体磁珠。此外,可以与C并联添加更大的整体旁路电容器(1μF或更大)。确保从ADXL323接地到电源接地的连接是低阻抗的,因为通过接地传输的噪声具有类似于通过V传输的噪声的效果。

使用C、C和C设置带宽十是的Z轴

ADXL323具有限制X引脚和Y引脚频带的规定。必须在这些管脚处添加电容器,以实现低通滤波以消除混叠和噪声。3db带宽的公式是:

F−3 dB = 1/(2π(32 kΩ) × C(X, Y, Z))或更简单:F–3 dB = 5 μF/C(X, Y, Z)

内部电阻器(R)的公差通常变化为其标称值(32 kΩ)的±15%,带宽也相应变化。在所有情况下,建议C、C和C的最小电容为0.0047μF。

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自测

ST引脚控制自检功能。当该引脚设置为V时,静电力施加在加速计梁上。由此产生的光束移动允许用户测试加速计是否正常工作。输出的典型变化是X轴上的500毫克(对应于150 mV),Y轴上的500毫克(或150 mV)。正常使用时,此ST引脚可以保持开路或连接到公共(COM)。

切勿将ST引脚暴露在大于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,建议在ST和V之间使用低V箝位二极管。

选择滤波器特性的设计权衡:噪声/BW权衡

选定的加速度计带宽最终决定测量分辨率(最小可检测加速度)。滤波可以降低噪声地板,提高加速度计的分辨率。分辨率取决于X和Y处的模拟滤波器带宽。

ADXL323的输出具有大于1600赫兹的典型带宽。用户必须在此时过滤信号以限制混叠错误。模拟带宽不得超过模拟到数字采样频率的一半,以最小化混叠。可以进一步降低模拟带宽以降低噪声和提高分辨率。

ADXL323噪声具有白高斯噪声的特性,在所有频率下,白高斯噪声的贡献相等,并用μg/√Hz(噪声与加速度计带宽的平方根成正比)来描述。用户应该限制带宽到应用所需的最低频率,以最大限度地提高加速度计的分辨率和动态范围。

利用单极滚降特性,ADXL323的典型噪声由:

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确定噪声密度通常需要噪声的峰值。峰间噪声只能用统计方法估计。表6有助于估计在给定均方根值的情况下超过各种峰值的概率。

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使用3V以外的工作电压

ADXL323是在V=3V下测试和指定的;但是,它可以用低至1.8V或高达5.25V的电压供电。注意,一些性能参数随着电源电压的变化而变化。

ADXL323输出是比率测量的;因此,输出灵敏度(或比例因数)随电源电压成比例变化。在V=5V时,输出灵敏度通常为550mV/g。在V=2V时,输出灵敏度通常为190mV/g。

零g偏置输出也是比率输出,因此零g输出在所有电源电压下名义上等于V/2。

输出噪声不是比率测量的,而是以伏特为单位的绝对值;因此,噪声密度随着电源电压的增加而降低。这是因为标度因数(mV/g)增大,而噪声电压保持不变。在V=5v时,噪声密度一般为180μg/√Hz,而在V=1.8v时,噪声密度一般为360μg/√Hz。

自测试响应(g)与电源电压的平方大致成正比。然而,当灵敏度比计量与电源电压有关时,以伏特为单位的自测试响应与电源电压的立方大致成正比。例如,在V=5 V时,ADXL323的自测试响应大约为x轴的700 mV和y轴的±700 mV。

在V=1.8 V时,自测试响应对于x轴近似为40 mV,y轴为±40 mV。

随着电源电压的降低,电源电流减小。V=5V时的典型电流消耗为500μA,V=1.8V时的典型电流消耗为180μA。

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外形尺寸

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