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ADXL326是一种小型、低功耗、完整的三轴;带有信号调节电压输出的加速计

2023-06-08 00:53:00

特征

三轴传感;小巧低调的包装;4毫米×4毫米×1.45毫米LFCSP;低功耗:典型350μA;单电源操作:1.8 V至3.6 V;10000克电击存活;优异的温度稳定性;单轴电容器带宽调整;符合RoHS/WEEE无铅标准。

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

ADXL326是一种小型、低功耗、完整的三轴。带有信号调节电压输出的加速计。这个产品以最小满标度范围测量加速度它可以测量重力在倾斜传感应用中的静态加速度,以及动态加速度,从而从运动、冲击或振动中。

用户使用XOUT、YOUT和ZOUT引脚上的CX、CY和CZ电容器。可以选择适合应用的带宽X和Y轴的范围为0.5 Hz至1600 Hz,范围为Z轴的0.5赫兹到550赫兹。

ADXL326有一个小的、低剖面的、4毫米的4 mm×1.45 mm,16引线,塑料引线框架芯片秤包装(LFCSP_LQ)。

典型性能特征

N>1000,除非另有说明。

操作理论

ADXL326是一个完整的三轴加速度测量系统。ADXL326的最小测量范围为±16 g。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

ADXL326使用单一结构来感应X、Y和Z轴。其结果是,三轴感测方向与正交轴灵敏度非常正交。传感器模具与封装件的机械错位是横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

与使用额外的温度补偿电路不同,创新的设计技术确保ADXL326内置高性能。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<3 mg)。

应用程序信息

电源去耦

在大多数应用中,一个0.1μF的电容器C,放置在ADXL326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,还可以与C并联添加更大的大容量旁路电容器(1μF或更大)。确保从ADXL326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与通过V传输的噪声具有类似的效果。

使用CX、CY和CZ设置带宽

ADXL326具有限制X、Y和Z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带宽方程是:

或者更简单

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1.08克(对应于62 mV),y轴上+g(+62 mV),z轴上+1.83 g(+105 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,存在多个电源电压)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。

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、Y和Z处的模拟滤波器带宽。

ADXL326的输出具有大于500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并提高分辨率。

ADXL326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,并以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,ADXL326的典型噪声由:

通常需要噪声的峰值。峰间噪声只能用统计方法估计。表5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。

使用3V以外的工作电压

ADXL326是在V=3V下测试和指定的;但是,它可以用低至1.8V或高达3.6V的电压供电。请注意,一些性能参数会随着电源电压的变化而变化。

ADXL326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=3.6V时,输出灵敏度通常为68mV/g。在V=2V时,输出灵敏度通常为38mV/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。这是因为当噪声电压保持恒定时,标度因数(mV/g)增加。在V=3.6 V时,X和YAXIS噪声密度通常为120μg/Hz,而在V=2 V时,X轴和Y轴的噪声密度通常为270μg/Hz。

自测试响应(g)与电源电压。然而,当灵敏度的比计量与电源电压、自检响应(单位:伏特)有关与电源电压的立方大致成正比。

例如,在VS=3.6V时,ADXL326的x轴大约为107 mV,+mV为107 mV。对于y轴,z轴为+181 mV。当VS=2v时,自我测试响应大约为18 mV的x轴,+ 18 mV。对于y轴,z轴为31 mV。随着电源电压的降低,电源电流减小。VS=3.6V时的典型电流消耗为375μA,并且VS=2V时的典型电流消耗为200μA。

布局和设计建议

推荐的焊接外形如图25所示,然后是表6中外形特征的描述。推荐的PCB布局或焊环图如图26所示。

外形尺寸









加速计输出信号调节低功耗测量

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