文献翻译具有信号调理功能的1g到5g单片集成加速度计.docx
- 文档编号:8114229
- 上传时间:2023-01-28
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:297.23KB
文献翻译具有信号调理功能的1g到5g单片集成加速度计.docx
《文献翻译具有信号调理功能的1g到5g单片集成加速度计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《文献翻译具有信号调理功能的1g到5g单片集成加速度计.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
文献翻译具有信号调理功能的1g到5g单片集成加速度计
英文资料译文:
具有信号调理功能的±1g到±5g单片集成加速度计
特点:
五千分之一g的分辨率,
噪声水平比ADXL50小12倍,
用户可选择的满刻度范围是±1g到±5g,
单片集成加速度测量系统,
数字指令自检功能,
+5V单独供电操作。
应用:
用于振动测量的低成本传感器,
比电解质和水银传感器更快地响应倾角变化,
高灵敏的报警系统,
提供速度和位置的惯性检测。
总体描述:
ADXL05是一个集成在单片IC卡上的加速度测量系统。
它能够测量的加速度范围是±5g到±1g甚至更小。
典型的噪声水平是500μg/Hz(比ADX50小12倍),能够检测到低于五千分之一g的信号。
ADXL05是一种既能够测量交流加速度(振动)又能够测量直流加速度(如惯性力和重力)的电容性加速度计。
三个外部电容器和一个+5V的可调电源就是测量+5V加速度需要的一切。
三个电阻用于设定输出缓冲放大器的输出范围从200Mv/g到1V/g。
内部电容可以被加在电阻网络中以提供1级或2级的滤波。
不需要额外的敏感元件直接连接模数转换器件。
这个装置以可与TTL电平相容的自检功能为特色,这个功能可以通过任何时候旋转传感器的横梁来检测传感器和它的电特性是否正常作用。
ADXL05可以封装在10管脚的金属容器内,指定的商用温度范围是0℃到+70℃,工业应用的温度范围是-40℃到+85℃。
功能简图
ADXL05——规格明细表(TA=TMINtoTMAX,TA=+25℃/J,VS=+5V,a=0g)
参数
状态
ADXL05J/A
最小值典型值最大值
单位
传感器输入
测量范围
非线性
误差较正
横向灵敏度
-5+5
0.2
±1
±2
g
满量程的百分比
度数
百分比
灵敏度
VPR的初始灵敏度
VOUT的初始灵敏度
温度漂移
+25℃
+25℃,R3/R1=5
175200225
0.8751.0001.125
±0.5
mV/g
V/g
读数的百分比
0g的偏差水平
初始补偿
Vs温度
供电电压
VPR
Vs=4.75V~5.25V
1.501.802.10
±25/40
1032
V
mV
mV/V
噪声情况
电压噪声密度
100赫兹带宽噪声
10赫兹带宽噪声
VPR
BW=4Hz-1Hz
5001000
5
1.6
μg/
mgrms
mgrms
频率响应
3分贝带宽
3分贝带宽
传感器谐振频率
C1=0.022μF
C1=0.010μF
10001600
4
12
Hz
kHz
kHz
自检输入
VPR的输出变化
逻辑“1”
逻辑“0”
输入电阻
ST管脚从逻辑“0”到“1”
-0.85-1.00-1.15
2.0
0.8
50
V
V
V
kΩ
+3.4V参考电压
输出电压
输出温度漂移
电源反馈
输出回路
DC,Vs=4.75V~5.25V
3.3503.4003.450
±5V
110
500
V
mV
mV/V
μA
前置放大器输出
电压范围
当前输出
电容负载
来源和补偿
0.25Vs-1.4
3080
100
V
μA
pF
缓冲放大器
输入补偿电压
输出偏差
开环增益
联合增益带宽
输出电压范围
电容负载
电源反馈
标准属性1.800V
DC
IOUT=±100μA
DC,Vs=4.75V~5.25V
±10±25
520
80
200
0.25Vs-0.25
1000
110
mV
nA
dB
kHz
V
pF
mV/V
电源
工作电压范围
静态供应电压
4.755.25
8.010.0
V
mV
温度范围
工作范围
指定范围
自动范围
0+70
-40+85-40+125
℃
℃
℃
系统操作说明——ADXL05
流耦合连接(满量程范围±1.5g)
(如无特殊说明0g偏差水平=+2.5V,C1=0.022μF,R2=2.57R3)
参数
状态
ADXL05J/A
最小值典型值最大值
单位
缓冲放大倍数
满量程范围
灵敏度
温度漂移
G=R3/R1
+25℃
TMIN~TMAX
5
-1.5+1.5
87510001125
±0.5
g
mV/g
读数的百分比
0g偏差水平
温度漂移
+25℃
+25℃~TMIN或TMAX
2.5
2/5
V
mV
频率响应
C4=3.3μF,R1=49.9kΩ
11000
Hz
说明:
电阻公差将影响系统的准确度。
推荐使用±1%(或更高)的金属膜电阻。
直流耦合连接(满量程范围±2g)
(如无特殊说明0g偏差水平=+2.5V,C1=0.022μF,R2=2.57R3)
参数
状态
ADXL05J/A
最小值典型值最大值
单位
缓冲放大倍数
满量程范围
灵敏度
温度漂移
G=R3/R1
+25℃TMIN~TMAX
2
-2+2
250400450
±0.5
g
mV/g
读数的百分比
0g偏差水平
温度漂移
+25℃
+25℃~TMIN或TMAX
1.752.53.2
±50/80
V
mV
频率响应
dc1000
Hz
说明:
电阻公差将影响系统的准确度。
推荐使用±1%(或更高)的金属膜电阻。
绝对的最大等级*
加速度(任何轴0.5ms无力作用)……1000g
加速度(任何轴0.5ms有力作用)……500g
+Vs……-0.3V~+7.0V
输出短路持续时间……不确定
工作温度……-55℃~+125℃
储藏温度……-65℃~+150℃
ADXL05长期工作在绝对最大等级之上可能导致永久的损坏。
这些只是参数等级,芯片长期工作在这种情况下是不允许的,可能会影响芯片的可靠性。
封装
封装
θJA
θJC
芯片质量
Pin10~100
130℃/W
30℃/W
5克
序列指南
模型
温度范围
ADXL05JH
ADXL05AH
0℃~70℃
-40℃~85℃
警告:
敏感的装置EDS的静电电压可高达4000V,累积在人体和检测仪器上,可以自动放电。
虽然ADXL05以专有的ESD保护电路为特色,但是在遭受高能放电的设备上可能发生永久的损坏。
因此推荐使用适当的EDS以避免功能性的损坏。
掉在坚硬的表面会导致其所受振动加速度大于1000g,从而超出芯片的绝对最大等级,所以取用时要小心以防损坏。
连接电路图
管脚说明:
+5V
电源输入管脚
C2
连接一个外部的旁路电容用来阻止振动转换噪声干扰ADXL05的其他电路系
统,一般为0.022μF
C1
连接解调电容,一般为0.022μF
COM
接地端
VREF
内部3.4V参考电压输出端。
ST
数字自检输入端,既与CMOS又与TTL电平相容。
VPR
前置放大器输出提供200mV/g的输出电压
VOUT
缓冲放大器输出端
VIN-
开环缓冲放大器的反相输入端
ADXL05工作原理:
ADXL05是完全集成在单快IC卡上的加速度测量系统。
它由微硅表面加工传感器
和具有力平衡控制环的信号处理电路。
ADXL05既能测量位置,又能测量±5g范
围内的加速度。
图16平衡状态下ADXL05传感器工作原理简图
图16是平衡状态下ADXL05加速度传感器的简图。
传感器的实际结构包含46个单元和一个梁。
察东电用传感器由独立的固定电极和连接在梁上的中心电机组成,梁通过运动来反映加速度的变化。
两个电容连续连接,形成一个用可动中心电极隔开的差动电容。
传感器的两个固定电极分别用1MHz的方波驱动:
它们的幅值相等但相位相差180º。
当传感器平衡时,两电容值相等,因此输出电压为零。
图17一定加速度作用下ADXL05传感器的工作原理
图17中显示了传感器受了一定的加速度。
当这种情况发生时,中心电极或梁移近一个固定电极而远离另一个固定电极。
这将造成两个电容的容值不同,其结果是中心电极有输出信号。
输出信号的幅值直接取决于传感器所受的加速度的大小。
图18ADXL05整体功能结构图
图18描述了ADXL05的整体结构。
传感器中心电极的输出电压通过缓冲被锁存在同步调制器中,同时通过相同的振动信号驱动传感器的固定电极。
如果锁存的电压与参考电压相位相同,则输出为正;反之,为负。
其他所有的信号都被拒绝。
一个外部电容C11用来设置解调器的带宽。
同步解调器的输出用于驱动前置放大器——一个提供1.8V参考电压的仪表放大缓冲器。
前置放大器的输出电压VPR通过一个3MΩ的隔离电阻反馈到传感器的外部电极。
电压VPR使传感器重新回到它的0g位置并且直接测量加速度。
ADXL05的前置放大器的输出是1.8V±200mV/g,对于±5V的输入有±1V范围的输出。
开环缓冲放大器在很大范围内提供调整刻度参数和0g补偿的能力。
一个内部参考电压提供必要的参考电压以启动芯片和+3.4V的电压以供外部需要。
自检功能是指给ADXL05的自检管脚提供一高电平(大于2.0V),它使芯片共给横梁一个偏置电压,此电压将横梁移动到相当于-5g的位置(芯片的负向满量程输出)。
注意±15%的公差是与灵敏度误差不成比例的。
ADXL05的基本关系
图19显示了ADXL05在输出刻度因素为400mV/g,2.5V零重力水平,零重力水平附近±2.0V的满量程误差和大概1.6kHz三分贝带宽条件下测量±5g范围内的加速度的基本关系式。
通过电路原理图19可见所有的转换功能关系是:
图19ADXl05提供输出灵敏度为400mV/g,+2.5V的零重力水平和1kHz的带宽
英文资料:
±1gto±5gSingleChipAccelerometerwithSignalConditioning——ADXL05*
FEATURES
5milli-gResolution
NoiseLevel123LessthantheADXL50
UserSelectableFullScalefrom61gto65g
OutputScaleSelectablefrom200mV/gto1V/g
CompleteAccelerationMeasurementSystemona
SingleChipIC
SelfTestonDigitalCommand
+5VSingleSupplyOperation
1000gShockSurvival
APPLICATIONS
LowCostSensorforVibrationMeasurement
TiltSensingwithFasterResponsethanElectrolyticor
MercurySensors
MoreSensitiveAlarmsandMotionDetectors
AffordableInertialSensingofVelocityandPosition
GENERALDESCRIPTION
TheADXL05isacompleteaccelerationmeasurementsystemonasinglemonolithicIC.TheADXL05willmeasureaccelerationswithfull-scalerangesof±5gto±1gorless.Typicalnoiseflooris500mg/
(12×lessthantheADXL50),allowingsignalsbelow5milli-gtoberesolved.TheADXL05isaforcebalancedcapacitiveaccelerometerwiththecapabilitytomeasurebothacaccelerations(typicalofvibration)ordcaccelerations(suchasinertialforceorgravity).Threeexternalcapacitorsanda+5voltregulatedpowersupplyareallthatisrequiredtomeasureaccelerationsupto±5g.Threeresistorsareusedtoconfiguretheoutputbufferamplifiertosetscalefactorsfrom200mV/gto1V/g.Externalcapacitorsmaybeaddedtotheresistornetworktoprovide1or2polesoffiltering.Noadditionalactivecomponentsarerequiredtointerfacedirectlytomostanalogtodigitalconverters(ADCs).ThedevicefeaturesaTTLcompatibleself-testfunctionthatcanelectrostaticallydeflectthesensorbeamatanytimetoverifythatthesensoranditselectronicsarefunctioningcorrectly.TheADXL05isavailableinahermetic10-pinTO-100metalcan,specifiedoverthe0°Cto+70°Ccommercial,and–40°Cto+85°Cindustrialtemperatureranges.Contactfactoryforavailabilityofautomotivegradedevices.
ADXL05–SPECIFICATIONS
(TA=TMINtoTMAX,TA=+258CforJGradeOnly,VS=+5V,@Acceleration=0g,
unlessotherwisenoted)
Parameter
Conditions
ADXL05J/A
MinTypMax
Units
SENSORINPUT
MeasurementRange
Nonlinearity
AlignmentError1
TransverseSensitivity2
GuaranteedFullScale
BestFitStraightLine,5gFS
–5+5
0.2
±1
±2
g
%ofFS
Degrees
%
SENSITIVITY
InitialSensitivityatVPR
InitialSensitivityatVOUT
TemperatureDrift3
+25°C
+25°C,R3/R1=5
175200225
0.8751.0001.125
±0.5
mV/g
V/g
%ofReading
ZEROgBIASLEVEL
InitialOffset
vs.Temperature3
vs.Supply
atVPR
VS=4.75Vto5.25V
1.501.802.10
±25/40
1032
V
mV
mV/V
NOISEPERFORMANCE
VoltageNoiseDensity
Noisein100HzBandwidth
Noisein10HzBandwidth
atVPR
BW=4Hzto1kHz
5001000
5
1.6
mg/
mgrms
mgrms
FREQUENCYRESPONSE
3dBBandwidth
3dBBandwidth
SensorResonantFrequency
C1=0.022mF(SeeFigure9)
C1=0.010mF
10001600
4
12
Hz
kHz
kHz
SELFTESTINPUT
OutputChangeatVPR
Logic“1”Voltage
Logic“0”Voltage
InputResistanceToCommon
5STPinfromLogic“0”to“1”
–0.85–1.00–1.15
2.0
0.8
50
V
V
V
kW
+3.4VREFERENCE
OutputVoltage
OutputTemperatureDrift3PowerSupplyRejection
OutputCurrentSourcing
DC,VS=+4.75Vto+5.25V
3.3503.4003.450
±5
110
500
V
mV
mV/V
mA
PREAMPLIFIEROUTPUT
VoltageSwing
CurrentOutput
CapacitiveLoadDrive
SourceorSink
0.25VS–1.4
3080
100
V
mA
pF
BUFFERAMPLIFIER
InputOffsetVoltage
InputBiasCurrent
Open-LoopGain
UnityGainBandwidth
OutputVoltageSwing
CapacitiveLoadDrive
PowerSupplyRejection
DeltafromNominal1.800V
DC
IOUT=±100mA
DC,VS=+4.75Vto+5.25V
±10±25
520
80
200
0.25VS–0.25
1000
110
mV
nA
dB
kHz
V
pF
mV/V
POWERSUPPLY
OperatingVoltageRange
QuiescentSupplyCurrent
4.755.25
8.010.0
V
mA
TEMPERATURERANGE
OperatingRangeJ
SpecifiedPerformanceA
AutomotiveGrade*
0+70
–40+85
–40+125
°C
°C
°C
SystemPerformanceSpecifications–ADXL05
ACCOUPLEDCONNECTION(±1.5gFullScale)
(@VOUTTerminal(Pin9),unlessotherwisenoted.0gBiasLevel=+2.5V,C1=0.022mF,R2=2.57R3)
Parameter
Conditions
ADXL05J/A
MinTypMax
Units
BufferGain
FULL-SCALERANGE
SENSITIVITY
TemperatureDrift
G=R3/R1*
@+25°CTMINtoTMAX
5
–1.5+1.5
87510001125
±0.5
g
mV/g
%ofReading
ZEROgBIASLEVEL
TemperatureDrift
@+25°C
+25°CtoTMINorTMAX
2.5
2/5
V
mV
FREQUENCYRESPONSE
C4=3.3mF,R1=49.9kW
11000
Hz
*Note:
Resistortolerancewillaffectsystemaccuracy.Useof±1%(orbetter)metalfilmresistorsisrecommended.
DCCOUPLEDCONNECTION(±2gFullScale)
(@VOUTTerminal(Pin9),unlessotherwisenoted.0gBiasLevel=+2.5V,C1=0.022mF,R2=2.57R3)
Parameter
Conditions
ADXL05J/A
MinTypMax
Units
BufferGain
FULL-SCALERANGE
SENSITIVITY
TemperatureDrift
G=R3/R1*
@+25°C
TMINtoTMAX
2
–2+2
350400450
±0.5
g
mV/g
%ofReading
ZEROgBIASLEVEL
TemperatureDrift
@+25°C
+25°CtoTMINorTMAX
1.752.53.2
+50/80
V
mV
FREQUENCYRESPONSE
dc1000
Hz
*Note:
Resistortolerancewillaffectsystemaccuracy.Useof±1%(orbetter)metalfilmresistorsisrecommended.
ABSOLUTEMAXIMUMRATINGS*
Acceleration(AnyAxis,Unpoweredfor0.5ms)......1000g
Acceleration(AnyAxis,Poweredfor0.5ms)..........500g
+VS.......................
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 文献 翻译 具有 信号 调理 功能 单片 集成 加速度计