ADXL375:3轴、±200g数字MEMS加速度计.pdf

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ADXL375是一款小而薄的3轴加速度计,具有低功耗和高分辨率性能,测量范围达±200g。数字输出数据为16位二进制补码格式,可通过SPI(3线式或4线式)或I2C数字接口访问。
ADXL375 技术规格 除非另有说明,TA=25C,V=25V,VDo=2.5V,加速度=0g,C=10F钽电容,Co=0.1pF,输出数据速率(ODR)= ohz 表1 参数 测试条件注释 最小值典型值!最大值单位 传感器输入 各轴 测量范围2 ±180 ±200 非线性度 满量程百分比 ±0.25 跨轴灵敏度3 ±2.5 灵敏度 各轴 or、Yor、Zom的灵敏度24 ODR≤800Hz 18.4 20.5 22.6 LSB/9 or、Your、Zour的比例因子2 ODR≤800Hz 44 54 ng/ LSB 温度引起的灵敏度变化 ±0.02 0g偏移 各轴 or、Your、Zour的0g输出 ±400 +6000 Ing 0g偏移与温度的关系 ±10 mg/C 噪声 X、Y、Z轴 mg/Hz 输出数据速率和带宽 用户可选 输出数据速率(ODR)46 0.1 3200 自测 Z轴上的输出变化 64 电源 T作电压范围Vs) 2.0 2.5 3.6 HgVv 接口电压范围(VDio 1.7 1.8 电源电流 测量模式 ODR≥100Hz 145 ODR≤3Hz 35 待机模式 0.1 AAA uuu 开启和唤醒时间° ODR= 3200 Hz 1.4 ms 温度 工作温度范围 °C 重量 器件重量 9 除灵敏度以外,典型技术规格针对至少68%的零件总体,并基于平均±1σ分布的最差情况,表示目标值。 最小和最大枧格表示平均±3σ分布的最差情况,且生产中不能保证 3跨轴灵敏度定义为任意两轴之间的耦合。 1600Hz和3200H输出数据速率下的输出烙式与其他输出数据速率下的输出格式不冋。更多信息,诮参见“输出数据速率为3200Hz和1600Hz下的数据恪式化′ 部分 带宽为-3dB率,为输出数据速率的一半:带宽=ODR/2 输出数据速率低于6.25Hz时,会有额外失调偏移随温度增加而变化。 7自测变化定义为 SELF TEST位=1( DATA FORMAT寄存器,地址0x31)时的输出(q)减去 SELF TEST位=0时的输出(q)。由于器件过滤的作用,启用或禁用自测时,输 出在4×τ后达到最终值,其中τ-1∥数据速率)。为使白测正常运行,器件必须在正常功率下操作(LOW_ POWER位-0,在BW_RATE寄存器内,地址0x2C) 8开启和唤醒时问取决于用户定义的带宽。在100H数据速率时,开启时问和唤醒时间大约为11.1m5,其他数据速率时,开启时问和唤醒时问大约为τ+11ms, 其中τ=1/(数据速率)。 Rev. a Page 3 of 32 ADXL375 绝对最大额定值 表2 热阻 參数 额定值 0针对最差条件,即焊接在电路板上的器件为表贴封装。 加速度,任意轴 无电 10,000g 表3封装特性 有电 10.000g 封装类型 0c单位 03V至+3.9V 14引脚LGA 85M 03V至+39V 数字引脚 -03 VEV+0.3V或39V ESD警告 取较小者 输出短路持续时间 未定 ESD(静电放电)敏感器件。 (任意引脚接地) 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽 温度范围 管本产品具有专利或专有保护电路,但在遇到高能量 有电 40°C至+105°C ESD时,器件叮能会损坏。因此,应当采取适当的ESD 存储 -40°C至+105°C 防范措施,以避免器件性能下降或功能丧失。 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,并不能以这些条件或者在仁何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下,推断器 件能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下T作会影 响器件的可靠性。 Rev. a Page 4 of 32 ADXL375 焊接温度曲线 图2和表4提供推荐的焊接温度曲线信息。 图2推荐的焊接线 表4.推荐的焊接温度曲线限值,2 外形特征 Sn63/Pb37 无铅 平均斜坡速率至T) 3°C/秒(最大值) 3c/秒(最大值) 预热 最低温度(T5M) 100C 150C 最高温度(Ty) 150°C 200C 从T5到T5M的时间〔) 60秒至120秒 60秒至180秒 斜升速率(T至T) 3C/秒(最大值) 3℃C/秒(最大值 液态温度(T) 183°C 217C 以上维持时间t) 60秒至150秒 60秒至150秒 峰值温度(p 240°C+0°C/-5°C 260°C+0°C/-5°C 实际TP在5°C以内的时间(t 0秒至30秒 20秒至40秒 斜降速率 6°c/秒(最大值) 6°C/秒(最大值) 从25℃C(t25至峰值温度的时间 6分钟(最大值) 8分钟(最大值) 基于正DEC标准」STD020D1。 要得到最好结果,焊接温度曲线应符合所用焊膏厂家的推荐规范 Rev. a Page 5 of 32 ADXL375 引脚配置和功能描述 图3.引脚配置 表5.引脚功能描述 引脚编号引脚名称 说明 数宇接口电源电压。 GND 地。该引脚必须接地。 RESERVED 保留。该引脚必须迕接到∨或保持断开。 地。该引脚必须接地。 GND 地。该引脚必须接地。 6 电源电压。 7 CS 片选。 8 中断1输出 9 NT2 中断2输出。 10 NO 内部不连接。 11 RESER∨E 侏留。该引脚必须接地或保持断开。 12 SDO/ ALT ADDRESSSPI4线式串行数据输出SDO/PC备用地址选择( ALT ADDRESS 13 SDA/SDI/SDIO FC串行数据(SDA)/SPl4线式串行数据输入(SD)/SP3线式串行数椐输入和输出(SD|O)。 14 SCL/SCLK FC串行通信时钟(SCL)/SP串行通信时钟( SCLK) Rev. a Page 6 of 32 ADXL375 典型性能参数 图4.25℃时的X轴0g编移(V=25V) 图7X轴失调偏移(15个器件焊接至PCB,V=25V) 图5.25°℃时的Y轴0g偏移(V=25V) 图8.Y轴失调偏移(15个器件焊接至PCB,V=25V) 图6.25C时的2轴09偏移(V=2.5 图9Z轴失调偏移(15个器件焊接至PCB,W=2.5V Rev. a Page 7 of 32 ADXL375 图10.X轴灵敏度(25℃C,V=2.5V 图13.X轴灵敏度与温度的关系(16个器件焊接到PCB,V=25V 图1.Y轴灵敌度(25°℃,vs=2.5V) 图14.Y轴灵敏度与湿度的关系(16个器件焊接到PCB,V=25V) 图12轴灵敏度(25℃C,V=2.5V) 图15.2轴灵敏度与温度的关系(16个器件焊接到PCB,V=2.5V) Rev. a Page 8 of 32 ADXL375 图16.25℃时的2轴自测响应,W-2.5V 图19.25℃时的电源电流与电源电压(V)的关系 图1725℃时的功耗,100H输出数据速率,V=2.5V 图20.动态范围内的输出线性度 图18.25℃时功耗与输出数据速率的关系 图21.频半响应 (10个器件焊接到PCB,V=2.5V) Rev. a Page 9 of 32 ADXL375 工作原理 ADXL375是一款完整的3轴加速度测量系统,测量范围为 器件处于待机模式时,任何寄存器都可以写人或读取。建 ±2008。该器件既能测量运动或冲击导致的动态加速度,也 议在使能测量模式之前,首先在待机模式下对器件进行配 能测量静止加速度,例如重力加速度。 置。清除测量位,器件返回到待机模式 该传感器为多晶硅表面微加工结构,置于晶圆顶部。多晶 功耗和输出数据速率 硅弹簧将该结构悬挂于晶园表面之上,提供加速度所引起 ADXL375自动调节功耗,使其与输出数据速率成比例(见 力量的阻力。 表6)。器件带宽和输出数据速率由 BW RATE寄存器(地址 差分电容由独立固定板和活动质量连接板组成,能对结构 0x2C)中的速率位(位[D3:D0])指定。 偏转进行测量。加速度使惯性质量偏转、差分电容失衡 从而传感器输出的幅度与加速度成正比。相敏解调用于确 表6.典型功耗与数据速率 T=25°C,V=2.5V,V DD 10=1.8V) 定加速度的幅度和极性 输出数据速率 电源时序 速率位 带宽(Hz) IDD (HA) 1111 3200 电源能以任何吋序施加到Ⅴ或VDvc而不会损坏ADXL375。 1110 800 表7描述了所有功耗模式。接口电压电平通过接口电源电 1101 800 400 140 压Vυi设置,其存在确保了 ADXI375跟通信总线不冲突。 1100 400 200 单电源供电模式中,VD可以等于主电源V。然而,在双 1011 200 100 140 电源应用中,VD可不等于ⅴ,只要V大于或等于Vmm 1010 50 140 就可以适应所需的接口电压 1001 25 1000 12.5 60 施加ⅴ后,器件进入待机模式。在待机模式下,功耗达到 011 12.5 625 50 最小,器件等待施加Ⅴ和进入测量模式的命令。此命 0110 6.25 3.13 40 令可以通过设置 POWER_CIL寄存器(地址0x2D)的测量位 0101 3.13 1.56 35 (位D3启动。 0100 1.56 078 35 0.78 0.39 35 0010 0.39 020 35 0001 0.20 0.10 35 0000 0.10 005 35 表7电源时序 条件 v。voo说明 关断 关关 该器件完全关断,但依然可能存在通信总线冲突。 总线禁用 关 该器件开启,进入待机模式,但通信不可用,并且存在通信总线冲突。上电时应尽量 减少总线禁用状态持续时间,以防通信总线冲突。 总线使能 开关 开 无功能可用,但该器件不会与通信总线冲突 待机或测量模式 开开上电时,器件处于待机模式,等待进入测量模式的命令,所有传感器功能关闭。该器件 得到指示后进入测量模式,所有的传感器功能都可用 Rev. a Page 10 of 32

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