ADXL33 目录产品特性... 1 应用... 1 概述... 1 功能框图... 1 修订历史... 2 技术规格... 3 绝对最大额定值... 4 ESD 警告... 4 引脚配置和功能描述... 典型性能参数... 6 工作原理... 1 机械传感器... 1 性能... 1 应用信息..

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直殷
5 years ago
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1 产品特性三轴检测小尺寸薄型封装 4 mm 4 mm 1.4 mm LFCSP 低功耗 :3 μa( 典型值 ) 单电源供电 :1.8 V 至 3.6 V 抗冲击能力 :1, g 出色的温度稳定性通过各轴的一个电容调整相应的带宽符合 RoHS/WEEE 无铅要求应用对成本敏感的低功耗运动和倾斜检测应用移动设备游戏系统磁盘驱动器保护图像稳定运动和保健器材 +3V 小尺寸低功耗 3 轴 ±3 g 加速度计功能框图 ADXL33 概述 ADXL33 是一款小尺寸薄型低功耗完整的三轴加速度计, 提供经过信号调理的电压输出, 该产品的满量程加速度测量范围为 ±3g( 最小值 ), 既可以测量倾斜检测应用中的静态加速度, 也可以测量运动冲击或振动导致的动态加速度用户使用 X OUT Y OUT 和 Z OUT 引脚上的电容 C X 和 C Z 选择该加速计的带宽可以根据应用选择合适的带宽,X 轴和 Y 轴的带宽范围为. Hz 至 16 Hz,Z 轴的带宽范围为. Hz 至 Hz ADXL33 提供小尺寸薄型 16 引脚 4 mm 4 mm 1.4 mm 塑料引脚架构芯片级封装 (LFCSP_LQ) V S ADXL33 OUTPUT AMP ~32kΩ X OUT C X C DC 3-AXIS SENSOR AC AMP DEMOD OUTPUT AMP ~32kΩ Y OUT C Y OUTPUT AMP ~32kΩ Z OUT C Z COM ST 图 Rev. B Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No One Technology Way, P.O. Box 916, Norwood, MA , U.S.A. license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Tel: Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. Fax: Analog Devices, Inc. All rights reserved. ADI 中文版数据手册是英文版数据手册的译文, 敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误,ADI 不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责如需确认任何词语的准确性, 请参考 ADI 提供的最新英文版数据手册

2 ADXL33 目录产品特性... 1 应用... 1 概述... 1 功能框图... 1 修订历史... 2 技术规格... 3 绝对最大额定值... 4 ESD 警告... 4 引脚配置和功能描述... 典型性能参数... 6 工作原理... 1 机械传感器... 1 性能... 1 应用信息电源去耦利用 C X 和 C Z 设置带宽自测选择滤波器特性的设计权衡 : 噪声 / 带宽的取舍关系. 11 在非 3 V 工作电压下使用加速度灵敏度轴布局和设计建议外形尺寸订购指南修订历史 21 年 1 月修订版 A 至修订版 B 更改图年 7 月修订版至修订版 A 更改图更改外形尺寸年 1 月 - 版本 : 初始版 Rev. B Page 2 of 16

3 ADXL33 技术规格除非另有说明,T A = 2 C,V S = 3 V,C X = C Y = C Z =.1 μf, 加速度 = g 保证所有最低和最高技术规格不保证典型技术规格表 1. 参数条件最小值典型值最大值单位传感器输入各轴测量范围 ±3 ±3.6 g 非线性度满量程百分比 ±.3 % 封装对齐误差 ±1 度轴间对齐误差 ±.1 度 1 跨轴灵敏度 ±1 % 灵敏度 ( 比率 ) 2 各轴 X OUT Y OUT Z OUT 灵敏度 VS = 3 V mv/g 温度引起的灵敏度变化 3 VS = 3 V ±.1 %/ C g 偏置电平 ( 比率 ) X OUT Y OUT 的 g 电压 VS = 3 V V Z OUT 的 g 电压 VS = 3 V V g 失调与温度的关系 ±1 mg/ C 噪声性能 X OUT Y OUT 噪声密度 1 µg/ Hz rms Z OUT 噪声密度 3 µg/ Hz rms 4 频率响应 X OUT Y OUT 带宽无外部滤波器 16 Hz Z OUT 带宽无外部滤波器 Hz RFILT 容差 32 ± 1% kω 传感器谐振频率. khz 6 自测逻辑输入低电平 +.6 V 逻辑输入低电平 +2.4 V ST 启动电流 +6 X OUT 的输出变化自测至自测 mv Y OUT 的输出变化自测至自测 mv Z OUT 的输出变化自测至自测 mv 输出放大器输出摆幅低电平空载.1 V 输出摆幅高电平空载 2.8 V 电源工作电压范围 V 电源电流 VS = 3 V 3 7 开启时间无外部滤波器 1 ms 温度工作温度范围 4 +8 C 1 定义为任意两轴之间的耦合 2 灵敏度实质上与 V S 成比例关系 3 定义为环境温度至最高温度或环境温度至最低温度的输出变化 4 实际频率响应受控于用户提供的外部滤波器电容 (C X C Z ) 带宽 ( 外部电容 = 1/(2 π 32 kω C)) 对于 C X =.3 μf, 带宽 = 1.6 khz 对于 C Z =.1 μf, 带宽 = Hz 对于 C X C Z = 1 μf, 带宽 =. Hz 6 自测响应值等于 V S 的三次方 7 开启时间取决于 C X, C Y, C Z, 约为 16 C X 或 C Y 或 C Z + 1 ms, 其中 C X C Z 的单位是微法 (μf) Rev. B Page 3 of 16

4 ADXL33 绝对最大额定值表 2. 参数额定值加速度 ( 任意轴无电 ) 1, g 加速度 ( 任意轴有电 ) 1, g VS.3 V 至 +3.6 V 所有其它引脚 (COM.3 V) 至 (V S +.3 V) 输出短路持续时间 ( 任意引脚不定接公共端 ) 温度范围 ( 有电 ) C 至 +12 C 存储温度范围 6 C 至 +1 C 注意, 超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损坏这只是额定最值, 不表示在这些条件下或者在任何其它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下, 器件能够正常工作长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器件的可靠性 ESD 警告 ESD( 静电放电 ) 敏感器件带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电尽管本产品具有专利或专有保护电路, 但在遇到高能量 ESD 时, 器件可能会损坏因此, 应当采取适当的 ESD 防范措施, 以避免器件性能下降或功能丧失 Rev. B Page 4 of 16

5 ADXL33 引脚配置和功能描述 NC 1 ST 2 COM ADXL33 12 TOP VIEW (Not to Scale) 11 +Y +Z 1 X OUT NC Y OUT NC 4 +X NC COM COM COM Z OUT NC V S V S NC NC = NO CONNECT NOTES 1. EXPOSED PAD IS NOT INTERNALLY CONNECTED BUT SHOULD BE SOLDERED FOR MECHANICAL INTEGRITY. 图 2. 引脚配置表 3. 引脚功能描述引脚编号引脚名称说明 1 NC 不连接 1 2 ST 自测 3 COM 公共端 4 NC 不连接 1 COM 公共端 6 COM 公共端 7 COM 公共端 8 ZOUT Z 通道输出 9 NC 不连接 1 1 YOUT Y 通道输出 11 NC 不连接 1 12 XOUT X 通道输出 13 NC 不连接 1 14 VS 电源电压 (1.8 V 至 3.6 V) 1 VS 电源电压 (1.8 V 至 3.6 V) 16 NC 不连接 1 EP 裸露焊盘内部不连接焊接以保证机械完整性 1 除非另有说明,NC 引脚不在内部连接, 可连接 COM 引脚 Rev. B Page of 16

6 ADXL33 典型性能参数除非另有说明, 所有典型性能曲线的 N > OUTPUT (V) 图 3. 2 C 时的 X 轴 g 偏置 (V S VOLTS (V) 图 6. 2 C 时的 X 轴自测响应 (V S OUTPUT (V) 图 4. 2 C 时的 Y 轴 g 偏置 (V S VOLTS (V) 图 7. 2 C 时的 Y 轴自测响应 (V S OUTPUT (V) VOLTS (V) 图. 2 C 时的 Z 轴 g 偏置 (V S 图 8. 2 C 时的 Z 轴自测响应 (V S Rev. B Page 6 of 16

7 ADXL N = OUTPUT (V) TEMPERATURE COEFFICIENT (mg/ C) 图 9. X 轴 g 偏置温度系数 (V S TEMPERATURE ( C) 图 12. X 轴 g 偏置与温度的关系 8 个器件焊接到 PCB N = OUTPUT (V) TEMPERATURE COEFFICIENT (mg/ C) 图 1. Y 轴 g 偏置温度系数 (V S TEMPERATURE ( C) 图 13. Y 轴 g 偏置与温度的关系 8 个器件焊接到 PCB N = OUTPUT (V) TEMPERATURE COEFFICIENT (mg/ C) 图 11. Z 轴 g 偏置温度系数 (V S TEMPERATURE ( C) 图 14. Z 轴 g 偏置与温度的关系 8 个器件焊接到 PCB Rev. B Page 7 of 16

8 ADXL N = SENSITIVITY (V/g) SENSITIVITY (V/g) 图 1. X 轴灵敏度 (2 C,V S TEMPERATURE ( C) 图 18. X 轴灵敏度与温度的关系 8 个器件焊接到 PCB (V S N = SENSITIVITY (V/g) SENSITIVITY (V/g) 图 16. Y 轴灵敏度 (2 C,V S TEMPERATURE ( C) 图 19. Y 轴灵敏度与温度的关系 8 个器件焊接到 PCB (V S N = SENSITIVITY (V/g) SENSITIVITY (V/g) 图 17. Z 轴灵敏度 (2 C,V S TEMPERATURE ( C) 图 2. Z 轴灵敏度与温度的关系 8 个器件焊接到 PCB (V S Rev. B Page 8 of 16

9 ADXL33 3 C X = C Y = C Z =.47µF 3 2 CURRENT (µa) 2 1 CH4: Z OUT, mv/div CH3: Y OUT, mv/div SUPPLY (V) 图 21. 典型功耗与电源电压的关系 CH2: X OUT, mv/div CH1: POWER, 1V/DIV OUTPUTS ARE OFFSET FOR CLARITY TIME (1ms/DIV) 图 22. 典型开启时间 (V S Rev. B Page 9 of 16

10 ADXL33 工作原理 ADXL33 是一款完整的 3 轴加速度测量系统 ADXL33 的测量范围为 ±3 g( 最小值 ) 它包含多晶硅表面微加工传感器和信号调理电路, 具有开环加速度测量架构输出信号为模拟电压, 与加速度成比例该加速度计可以测量倾斜检测应用中的静态重力加速度, 以及运动冲击或振动导致的动态加速度该传感器为多晶硅表面微加工结构, 置于晶圆顶部多晶硅弹簧悬挂于晶圆表面的结构之上, 提供加速度力量阻力差分电容由独立固定板和活动质量连接板组成, 能对结构偏转进行测量固定板由 18 反相方波驱动加速度使活动质量块偏转, 使差分电容失衡, 从而使传感器输出的幅度与加速度成比例然后, 使用相敏解调技术决定加速度的幅度和方向解调器输出经放大, 然后通过 32 kω 电阻输出片外用户随后通过添加电容, 设置信号带宽该滤波处理改善了测量分辨率, 并且有助于防止出现混叠机械传感器 ADXL33 采用单一结构检测 X Y 和 Z 轴因此, 这三个轴的检测方向具有很高的正交特性且跨轴灵敏度很低传感器芯片与封装之间的机械对齐误差是影响跨轴灵敏度的主要原因当然, 可在系统级别上执行校准来消除机械对齐误差性能 ADXL33 没有使用额外的温度补偿电路, 而是采用创新的设计技术来确保实现高性能因此, 它不存在量化误差或其它非单调性, 温度回滞非常低 ( 在 -2 至 +7 的温度范 Rev. B Page 1 of 16

11 应用信息电源去耦对于大部分应用而言, 可将单个.1 μf 电容 C DC 放置在 ADXL33 电源引脚附近, 以便对加速度计充分去耦, 从而消除电源噪声然而, 对于 khz 内部时钟频率处存在噪声 ( 或任何谐波 ) 的应用而言, 则需额外注意对电源进行旁路, 因为该噪声可导致加速度测量出现误差若需进一步去耦, 则可在电源线中加入一个 1 Ω( 或更小 ) 的电阻或铁氧体磁珠此外, 亦可在 C DC 处并联一个较大的旁路电容 (1 μf 或更大 ) 确保 ADXL33 地到电源地的连接具有低阻抗, 因为通过地传输的噪声与通过 V S 传输的噪声具有类似的效应利用 C X 和 C Z 设置带宽 ADXL33 提供了 X OUT Y OUT 和 Z OUT 引脚的限带功能各引脚必须添加一个电容, 以便利用低通滤波实现抗混叠和噪声抑制 3 db 带宽的计算公式如下 : F 3 db = 1/(2π(32 kω) C(X, Y, Z)) 或简化为 : F 3 db C(X, Y, Z) 内部电阻 (R FILT ) 的容差通常在其标称值 (32 kω) 的 ±1% 范围内变动, 并且带宽也随之变动在所有情况下,C X 和 C Z 所需的最小电容为.47 μf 表 4. C X 和 C Z 的滤波器电容值选择带宽 (Hz) 电容值 (μf) rms N oise = Noise Density ( BW 1. 6) ADXL33 不要使 ST 引脚上的电压超过 V S +.3 V 若由于系统设计的原因而无法保证这一条件 ( 例如, 存在多个电源电压 ), 建议将一个具有低 V F 的箝位二极管连接在 ST 和 V S 之间选择滤波器特性的设计权衡 : 噪声 / 带宽的取舍关系所选加速度计的带宽最终将决定测量分辨率 ( 最小可测加速度 ) 可使用滤波降低本底噪声, 从而提高加速度计的分辨率分辨率取决于 X OUT Y OUT 和 Z OUT 的模拟滤波器带宽 ADXL33 的输出典型带宽大于 Hz 用户必须在该处过滤信号, 以便抑制混叠误差为最大程度减少混叠, 模拟带宽不得超过模数转换器采样频率的一半用户可进一步降低模拟带宽, 以减少噪声并提高分辨率 ADXL33 的噪声具有白高斯噪声的特征, 在所有频率下都会造成相同的效果, 以 μg/ Hz 表示 ( 即该噪声与加速度计带宽的平方根成比例 ) 用户应将带宽限制为应用所需的最低频率, 以便最大程度地提高加速度计的分辨率和动态范围由于具有单极点滚降特征, 因此 ADXL33 的噪声典型值可以通过下式确定 : 它通常用于计算噪声的均方根值峰峰值噪声仅可采用统计方法估算表可用来估算给定均方根值条件下超过各个峰峰值的概率表. 峰峰值噪声估算峰峰值噪声超过标称峰峰值的百分比 (%) 2 均方根值 32 4 均方根值均方根值.27 8 均方根值.6 自测 ST 引脚控制自测功能当该引脚设为 V S 时, 会有静电力施加于加速度计的波束上, 使波束移动, 以便用户测试加速度计是否工作针对 X 轴, 输出的典型变化为 1.8 g( 对应于 -32 mv); 针对 Y 轴为 +1.8 g( 对应于 +32 mv); 针对 Z 轴为 g( 对应于 + mv) 正常使用中, 此 ST 引脚可保持开路或连接到公共端 (COM) Rev. B Page 11 of 16

12 ADXL33 在非 3 V 工作电压下使用 ADXL33 在 V S = 3 V 下进行测试且以其为额定电源电压 ; 然而,V S 可以低至 1.8 V 或高达 3.6 V 请注意, 某些性能参数随着电源电压变化而变化 ADXL33 输出为比率式, 因此, 输出灵敏度 ( 或比例因子 ) 与电源电压成比例变化 V S = 3.6 V 时, 输出灵敏度典型值为 36 mv/g V S = 2 V 时, 输出灵敏度典型值为 19 mv/g g 偏置输出也是比率式的, 因此所有电源电压情况下, g 输出的标称值均等于 V S /2 自测响应 ( 单位 g) 与电源电压的平方大致成比例然而, 考虑到灵敏度与电源电压的比率关系, 自测响应 ( 单位 V) 与电源电压的立方大致成比例例如,V S = 3.6 V 时,ADXL33 的自测响应约为 6 mv(x 轴 ) +6 mv(y 轴 ) 以及 +9 mv (Z 轴 ) V S = 2 V 时, 自测响应约为 96 mv(x 轴 ) +96 mv(y 轴 ) 以及 163 mv(z 轴 ) 电源电流随电源电压的下降而下降 V S = 3.6 V 时, 典型电流为 37 μa;v S = 2 V 时, 典型电流为 2 μa 输出噪声不是比率式的, 而是一个绝对值 ( 单位 V); 因此, 噪声密度随电源电压升高而降低这是因为比例因子 (mv/g) 增加而噪声电压却保持不变 V S = 3.6 V 时,X 轴和 Y 轴的噪声密度典型值为 12 μg/ Hz, 而 V S = 2 V 时,X 轴和 Y 轴的噪声密度典型值为 27 μg/ Hz 加速度灵敏度轴 A Z A Y 图 23. 加速度灵敏度轴 ( 沿敏感轴加速时相应输出电压增加 ) A X X OUT = 1g Y OUT = g Z OUT = g TOP GRAVITY X OUT = g Y OUT = 1g Z OUT = g TOP TOP X OUT = g Y OUT = 1g Z OUT = g TOP X OUT = 1g Y OUT = g Z OUT = g X OUT = g Y OUT = g Z OUT = 1g 图 24. 输出响应与相对于重力的方向的关系 X OUT = g Y OUT = g Z OUT = 1g Rev. B Page 12 of 16

13 ADXL33 布局和设计建议推荐的焊接温度曲线如图 2 所示, 而曲线的特性则如后面的表 6 所述推荐的 PCB 布局及焊盘图形如图 26 所示 T P RAMP-UP t P CRITICAL ZONE T L TO T P TEMPERATURE T L T SMIN T SMAX t S PREHEAT t L RAMP-DOWN t2 C TO PEAK TIME 图 2. 推荐的焊接温度曲线表 6. 推荐的焊接温度曲线曲线特性 Sn63/Pb37 无铅平均斜坡速率 (T L 至 T P ) 3 C/ 秒 ( 最大值 ) 3 C/ 秒 ( 最大值 ) 预热最低温度 (T SMIN ) 1 C 1 C 最高温度 (T SMAX ) 1 C 2 C 时间 (T SMIN 至 T SMAX )(t S ) 6 秒至 12 秒 6 秒至 18 秒 T SMAX 至 T L 斜升速率 3 C/ 秒 ( 最大值 ) 3 C/ 秒 ( 最大值 ) 液态维持时间 (T L ) 液态温度 (T L ) 183 C 217 C 时间 (t L ) 6 秒至 1 秒 6 秒至 1 秒峰值温度 (T P ) 24 C + C/ C 26 C + C/ C 实际峰值温度 ± C 以内的时间 (t P ) 1 秒至 3 秒 2 秒至 4 秒斜降速率 6 / 秒 ( 最大值 ) 6 / 秒 ( 最大值 ) 从 2 C 至峰值温度的时间 6 分钟 ( 最大值 ) 8 分钟 ( 最大值 ). MAX MAX EXPOSED PAD IS NOT INTERNALLY CONNECTED BUT SHOULD BE SOLDERED FOR MECHANICAL INTEGRITY. 1.9 DIMENSIONS SHOWN IN MILLIMETERS 图 26. 推荐的 PCB 布局 Rev. B Page 13 of 16

14 ADXL33 外形尺寸 PIN 1 INDICATOR SQ PIN 1 INDICATOR SEATING PLANE TOP VIEW.6 BSC MAX.2 NOM COPLANARITY.8.1 REF EXPOSED PAD BOTTOM VIEW COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-22-WGGD 引脚引线框芯片级封装 [LFCSP_LQ] 4 mm 4 mm,1.4 mm 薄四方体图 (CP-16-14) 图示尺寸单位 :mm SQ MAX FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. 199-A 订购指南 1 型号测量范围额定电压温度范围封装描述封装选项 ADXL33BCPZ ±3 g 3 V 4 C 至 +8 C 16 引脚 LFCSP_LQ CP ADXL33BCPZ RL ±3 g 3 V 4 C 至 +8 C 16 引脚 LFCSP_LQ CP ADXL33BCPZ RL7 ±3 g 3 V 4 C 至 +8 C 16 引脚 LFCSP_LQ CP EVAL-ADXL33Z 评估板 1 Z = 符合 RoHS 标准的器件 Rev. B Page 14 of 16

15 ADXL33 注释 Rev. B Page 1 of 16

16 ADXL33 注释 ADI 公司为汽车应用提供专用产品, 详情请联系当地 ADI 公司销售代表 ADI 公司销售的标准产品并非设计用于或未经批准用于生命支持植入式医疗设备交通运输核安全或其他设备 ; 在此类应用中, 产品故障可能会引起人身伤亡严重财产损失或严重环境灾难买方使用或销售标准产品以用于上述危重应用时, 一切风险概由买方承担 ; 由于这种不合目的的使用而导致 ADI 公司蒙受损失索赔或发生诉讼时, 买方同意保护并赔偿 ADI 公司, 使其不受损害 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D788sc--1/1(B) Rev. B Page 16 of 16

ADXL13/ADXL23 目录产品特性... 1 应用... 1 概述... 1 功能框图... 1 技术规格... 3 绝对最大额定值... 4 ESD 警告... 4 引脚配置和功能描述... 典型性能参数... 6 ADXL13 和 ADXL AD AD2

ADXL13/ADXL23 目录产品特性... 1 应用... 1 概述... 1 功能框图... 1 技术规格... 3 绝对最大额定值... 4 ESD 警告... 4 引脚配置和功能描述... 典型性能参数... 6 ADXL13 和 ADXL AD AD2 精密 ±1.7 g/± g/±18 g 单轴 / 双轴 imems 加速度计 ADXL13/ADXL23 产品特性在单芯片 IC 上实现高性能单 / 双轴加速度计 mm mm 2 mm LCC 封装分辨率 :1 mg (6 Hz) 低功耗 :7 μa( 典型值,V S = V) 高零偏稳定性高灵敏度精度温度范围 : 4 C 至 +12 X 轴和 Y 轴对齐精度 :.1 ( 典型值 ) 利用单个电容调整带宽单电源供电抗冲击能力