具有模拟信号输出的单轴加速度计ADXL190及其应用.doc

文档介绍：具有模拟信号输出的单轴加速度计ADXL190及其应用
一、概述
ADXL190型加速度计是集成在单片集成电路上的完整的加速度测量系统。它是由多晶硅表面微加工(polysilicion surface micromachined)敏感元件和信号调理电路组成。它可以测量正负加速度。
ADXL190具有如下特点:
ADXL190是集单轴加速度传感器于一体的单片集成电路加速度计;
分辨率可达到40mg;
低功耗(<2mA);
带宽为400Hz;
+5V单电源供电;
可承受2000g的震动和冲击。
ADXL190的主要应用为:
震动和冲击测量;
机械装置安全性检测;
车辆记录器;
军事上用来防护、提供安全检测。
二、工作原理
ADXL190是美国ADI(Analog Devices Inc)公司推出的低功耗、低成本、功能完善的加速度测量系统。它将一个以多晶硅为表面的微电机传感器和信号环路电路集成在一个单片电路上,以实现一个开环加速度测量机构。ADXL190可测量正负加速度,其最大测量范围为±100g,因而适合震动和冲击的测量。图1为ADXL190的功能模块图。
ADXL190的典型噪声值为4 mg/(Hz)1/2,检测加速度信号可以低于40mg。它既可以测量动态加速度(如典型震动和冲击),又可以测量静态加速度(如重力加速度和惯性)。在ADXL190内有一个二极Bessel开关电容滤波器,Bessel滤波器有时也称为线性相位滤波器,其一阶响有最小的过调量和最平坦群延时,在出厂时,将该滤波器-3dB处的频率预设为400Hz。由于该滤波器结构完整,不再需要外围元件。
该产品内置自检部件使得它具有机械结构和电子电路双重特性,当它的自检管脚加上数字信号的高电平而被触发时,静电力量加在横梁上,相当于约满量程加速度输入的20%,从而在输出管脚上产生一个成比例的电压变化量。只需要一个退耦电容器就可以实现自检任务。
图1为ADXL190的功能模块图
用来驱动传感器和将电容变化转化为电压变化的电路都集成在一块芯片上,从而除了标准的供电电源退耦装置外不在需要任何外部元件。对于供电电压来说,灵敏度和加速度0点值都是按比率计的,以致在供电电压发生变化时,跟随在加速度计(如模数转换器等)后的输出也会跟着加速度计的变化而变化。输出电压Vout是加速度计输入量(a)和电源电压(Vs)综合作用的结果,其计算公式为:
Vout = Vs/2–(Sensitivity × Vs/5V × a) ……………………(1)
ADXL190采用封闭的14引脚表面封装,工作温度范围在–40℃~105℃。图2是ADXL190的引脚图。其引脚功能将在下节中加以说明。
图2 ADXL190的引脚图
三、应用设计

Vs(引脚13,14):这两个引脚为电压输入端,它们直接与电源正极相连。供电范围为-~+。
COMMON(引脚7):该引脚为接地端,它直接与电源负极相连。端之间应该接一个退耦电容,,从而形成电源退耦电路。
Vout(引脚10):电压信号输出端,即传感器的输出端口。
SELF-TEST(引脚9):自检测试端,当它接Vs时,静电力量加在横梁上,相当于约满量程加速度输入的20%