iphone陀螺仪拆解.docx
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iphone陀螺仪拆解.docx
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iphone陀螺仪拆解
IPHONE陀螺仪拆解
苹果在WWDC2010大会中首次提到iPhone4内置陀螺仪,但A4处理器,视网膜显示器,外接天线这些方面很大程度上掩盖了这一改进。
振动陀螺仪包含大量技术改进(iPhone4拆解),当然随意的观察者可能会忽视芯片本身所包含的重要内容。
我们与Chipworks公司的合作伙伴细致为你展示这些芯片内部。
步骤1(iPhone4陀螺仪拆卸)
在我们展示细节之前,先来了解陀螺仪是做什么的吧。
根据维基百科的定义:
「陀螺仪是一种用来传感与维持方向的装置,基于角动量守恒的理论设计出来的。
」这句话的要点是测量或维持方向,这是iPhone4为何搭载此类设备的原因。
机械陀螺仪–上方图示中– 使用在一个旋转的转子中心检测所示的方向转变。
在iPhone4采用了微电子版振动陀螺仪,即所谓的MEMS陀螺仪。
步骤2
微机电系统(MEMS)是一种嵌入式系统,集成了一个体积很小的大规模集成电路和机械部件。
一个基本的MEMS设备由专用集成电路(ASIC)和微机械硅传感器组成。
在iPhone4中发现的AGD12022FP6AQ芯片据传是由ST 微电子设计的MEMS陀螺仪。
步骤3
Chipworks公司已确认iPhone4 内置的MEMS陀螺仪与现有的STMicroelectronicsL3G4200D陀螺仪几乎一致。
左侧是在L3G4200D中发现的 GK10AMEMS内核照片。
GK10A由一个被称作「待验质量」的金属片组成,当驱动信号加载于驱动电容片时,导致其产生振动(振荡)。
当用户旋转手机,在科里奥利力(Coriolisforce)的作用下,在X,Y及Z轴产生偏移。
ASIC处理器感知到待验质量通过其下电容器板和位于边缘的指电容偏移,
步骤4
上图中的V654A芯片将来自GK10A 中微小的电容信号转换成iPhone4可以接收的数字信号。
该数据可用于多种情况,例如视频游戏中的方向盘转动,或qiang眼瞄准。
对于机械工程师:
在MEMS陀螺仪的灵敏度,通常以mV/dps(度/每秒),所以在毫伏振荡器(inmV)的灵敏度(mV/dps)除以规定的角速度适用于度/每秒。
步骤5
上图并不是iPhone4 的元件,但放在这里是为了解释MEMS陀螺仪不可思议的结构。
照片所显示的是STLYPR540AH三轴陀螺仪,通过扫描电子显微镜(SEM)拍摄。
MEMS器件需要极其复杂和敏感的制造工艺,才能生产出准确可靠的传感器。
多数MEMS器件需要对薄膜层沉积结合,蚀刻后保留覆盖图案的薄膜层沉积区域,消除多余的薄膜层产生最终产品。
步骤6
有的MEMS陀螺仪的振荡器设计令人赞叹,例如上图的Kionix陀螺仪。
这是一种肉眼看不见的美,深藏在黑色的封装结构中。
图像中的比例尺显示了其极小的规格。
第二幅图片(可访问iFixit网站查看)中振荡器的厚度大约为头发平均直径的四分之一,或三个红细胞并列的长度。
步骤7
这里展示的是SiTime公司的SI8002AC,外防护罩已移除。
一种ASIC– 它转换振荡器的原始信号–堆叠在振荡器上方,二者用线连接以利信号传输。
整个单元密实的封装在塑料外壳中。
第二幅是Bosch BMA220层叠核心的X光结构照片。
电线将二者连接在一起,并将信号引至球形栅格阵列。
堆叠式芯片使得制造商在同一封装内加入更多的功能。
这对iPhone4等移动设备来说尤其重要,因为电路板空间有限。
步骤8
这两张照片是扫描电子显微镜所摄SiTimeSI8002AC内的振荡器。
MEMS器件的设计、制造与实施需要大量的工程学内容。
MEMS器件真正弥合了电子与机械工程之间的缺口。
而设计这样的设备需要工业、材料、机械、电子、和软件工程的通力合作。
在iPhone4陀螺仪包含GK10A微机电系统芯片振动陀螺仪具有包括汽车偏航传感器,游戏控制器,摄像机和图像稳定方面的实际用途。
现在,iPhone4应用程序和游戏也可以受益于他们精确作用。
该拆解不仅涵盖了iPhone4的陀螺仪,而且包括振动陀螺仪。
我们尽力解释振动陀螺仪的功能,并在微观水平记录它们内部作用。
STLYPR540AH三轴MEMS陀螺仪,扫描电子显微镜拍摄。
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