單片集成加速度計外文翻譯@中英文翻譯@外文文獻(xiàn)翻譯

1 英文資料譯文 : 具有信號調(diào)理功能的 1g 到 5g 單片集成加速度計 特點(diǎn)： 五千分之一 g的分辨率， 噪聲水平比 ADXL50 小 12 倍， 用戶可選擇的滿刻度范圍是 1g 到 5g， 單片集成加速度測量系統(tǒng)， 數(shù)字指令自檢功能， +5V 單獨(dú)供電操作。 應(yīng)用： 用于振動測量的低成本傳感器， 比電解質(zhì)和水銀傳感器更快地響應(yīng)傾角變化， 高靈敏的報警系統(tǒng)， 提供速度和位置的慣性檢測。 總體描述： ADXL05是一個集成在單片 IC卡上的加速度測量系統(tǒng)。它能夠測量的加速度范圍是5g到 1g甚至更小。典型的噪聲水平是 500 g/Hz（比 ADX50小 12倍），能夠檢測到低于五千分之一 g的信號。 ADXL05是一種既能夠測量交流加速度（振動）又能夠測量直流加速度（如慣性力和重力）的電容性加速度計。三個外部電容器和一個 +5V的可調(diào)電源就是測量 +5V加速度需要的一切。三個電阻用于設(shè)定輸出緩沖放大器的輸出范圍從 200Mv/g到 1V/g。內(nèi)部電容可以被加在電阻網(wǎng)絡(luò)中以提供 1級或 2級的濾波。不需要額外的敏感元 12 件直接連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。這個裝置以可與 TTL電平相容的自檢功能為特色，這個功能可以通過任何時候旋轉(zhuǎn)傳感器的橫梁來檢測傳感器和它的電特性 是否正常作用。 ADXL05可以封裝在 10管腳的金屬容器內(nèi)，指定的商用溫度范圍是 0到 +70，工業(yè)應(yīng)用的溫度范圍是 -40到 +85。 功能簡圖 ADXL05 規(guī)格明細(xì)表 （ TA=TMIN to TMAX,TA=+25 /J,VS=+5V,a=0g） 參數(shù) 狀態(tài) ADXL05J/A 最小值 典型值 最大值 單位 傳感器輸入 測量范圍 非線性 誤差較正 橫向靈敏度 -5 +5 0.2 1 2 g 滿量程的 百分比 度數(shù) 百分比 靈敏度 VPR的初始靈敏度 VOUT的初始靈敏度 +25 +25， R3/R1=5 175 200 225 0.875 1.000 1.125 mV/g V/g 13 溫度漂移 0.5 讀數(shù)的百分比 0g 的偏差水平 初始補(bǔ)償 Vs 溫度 供電電壓 VPR Vs=4.75V 5.25V 1.50 1.80 2.10 25/40 10 32 V mV mV/V 噪聲情況 電壓噪聲密度 100 赫茲帶寬噪聲 10 赫茲帶寬噪聲 VPR BW=4Hz-1Hz 500 1000 5 1.6 g/ Hz mg rms mg rms 頻率響應(yīng) 3 分貝帶寬 3 分貝帶寬 傳感器諧振頻率 C1 = 0.022 F C1 = 0.010 F 1000 1600 4 12 Hz kHz kHz 自檢輸入 VPR的輸出變化 邏輯“ 1” 邏輯“ 0” 輸入電阻 ST 管腳從邏輯“ 0”到“ 1” -0.85 -1.00 -1.15 2.0 0.8 50 V V V k +3.4V 參考電壓 輸出電壓 輸出溫度漂移 電源反饋 輸出回路 DC， Vs=4.75V 5.25V 3.350 3.400 3.450 5V 1 10 500 V mV mV/V A 前置放大器輸出 電壓范圍 當(dāng)前輸出 電容負(fù)載 來源和補(bǔ)償 0.25 Vs-1.4 30 80 100 V A pF 14 緩沖放大器 輸入補(bǔ)償電壓 輸出偏差 開環(huán)增益 聯(lián)合增益帶寬 輸出電壓范圍 電容負(fù)載 電源反饋 標(biāo)準(zhǔn)屬性 1.800V DC IOUT= 100 A DC， Vs=4.75V 5.25V 10 25 5 20 80 200 0.25 Vs-0.25 1000 1 10 mV nA dB kHz V pF mV/V 電源 工作電壓范圍 靜態(tài)供應(yīng)電壓 4.75 5.25 8.0 10.0 V mV 溫度范圍 工作范圍 指定范圍 自動范圍 0 +70 -40 +85 -40 +125 系統(tǒng)操作說明 ADXL05 流耦合連接（滿量程范圍 1.5g） 12 （如無特殊說明 0g偏差水平 = +2.5V， C1 =0.022 F， R2 = 2.57R3） 參數(shù) 狀態(tài) ADXL05J/A 最小值 典型值 最大值 單位 緩沖放大倍數(shù) 滿量程范圍 靈敏度 溫度漂移 G = R3/R1 +25 TMIN TMAX 5 -1.5 +1.5 875 1000 1125 0.5 g mV/g 讀數(shù)的百分比 0g 偏差水平 溫度漂移 +25 +25 TMIN或 TMAX 2.5 2/5 V mV 頻率響應(yīng) C4=3.3 F， R1=49.9k 1 1000 Hz 說明：電阻公差將影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。推薦使用 1%（或更高）的金屬膜電阻 。 直流耦合連接（滿量程范圍 2g） （如無特殊說明 0g偏差水平 = +2.5V， C1 =0.022 F， R2 = 2.57R3） 13 參數(shù) 狀態(tài) ADXL05J/A 最小值 典型值 最大值 單位 緩沖放大倍數(shù) 滿量程范圍 靈敏度 溫度漂移 G = R3/R1 +25 TMIN TMAX 2 -2 +2 250 400 450 0.5 g mV/g 讀數(shù)的百分比 0g 偏差水平 溫度漂移 +25 +25 TMIN或 TMAX 1.75 2.5 3.2 50/80 V mV 頻率響應(yīng) dc 1000 Hz 說明：電阻公差將影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。推薦使用 1%（或更高）的金屬膜電阻。 絕對的最大等級 * 加速度（任何軸 0.5ms 無力作用） 1000g 加速度（任何軸 0.5ms 有力作用） 500g +Vs -0.3V +7.0V 輸出短路持續(xù)時間 不確定 工作溫度 -55 +125 儲藏溫度 -65 +150 ADXL05 長期工作在絕對最大等級之上可能導(dǎo)致永久的損壞。這些只是參數(shù)等級，芯片長期工作在這種情況下是不允許的，可能會影響芯片的可靠性。 封 裝 14 封裝 JA JC 芯片質(zhì)量 Pin10 100 130 /W 30 /W 5克 序列指南 模型 溫度范圍 ADXL05JH ADXL05AH 0 70 -40 85 警告： 敏感的裝置 EDS 的靜電電壓可高達(dá) 4000V，累積在人體和檢測儀器上，可以自動放電。 雖然 ADXL05 以專有的 ESD 保護(hù)電路為特色 ，但是在遭受高能放電的設(shè)備上可能發(fā)生永久的損壞。因此推薦使用適當(dāng)?shù)?EDS 以避免功能性的損壞。掉在堅硬的表面會導(dǎo)致其所受振動加速度大于 1000g，從而超出芯片的絕對最 大等級，所以取用時要小心以防損壞。 連接電路圖 15 管腳說明： +5V 電源輸入管腳 C2 連接一個外部的旁路電容用來阻止振動轉(zhuǎn)換噪聲干擾 ADXL05 的其他電路系 統(tǒng) ，一般為 0.022 F C1 連接解調(diào)電容，一般為 0.022 F COM 接地端 VREF 內(nèi)部 3.4V 參考電壓輸出端。 ST 數(shù)字自檢輸入端，既與 CMOS 又與 TTL 電平相容。 VPR 前置放大器輸出提供 200mV/g 的輸出電壓 VOUT 緩沖放大器輸出端 VIN- 開環(huán)緩沖放大器的反相輸入端 ADXL05 工作原理： ADXL05 是完全集成在單快 IC 卡上的加速度測量系統(tǒng)。它由微硅表面加工傳感器 16 和具有力平衡控制環(huán)的信號處理電路。 ADXL05 既能測量位置，又能測量 5g 范 圍內(nèi)的加速度。 圖 16 平衡狀態(tài)下 ADXL05 傳感器工作原理簡圖 圖 16 是平衡狀態(tài)下 ADXL05 加速度傳感器的簡圖。傳感器的實際結(jié)構(gòu)包含 46 個單元和一個梁。察東電用傳感器由獨(dú)立的固定電極和連接在梁上的中心電機(jī)組成，梁通過運(yùn)動來反映加速度的變化。兩個電容連續(xù)連接，形成一個用可動中心 電極隔開的差動電容。傳感器的兩個固定電極分別用 1MHz 的方波驅(qū)動： 它們的幅值相等但相位相差 180。當(dāng)傳感器平衡時，兩電容值相等，因此輸出電壓為零。 圖 17 一定加速度作用下 ADXL05 傳感器的工作原理 圖 17 中顯示了傳感器受了一定的加速度。當(dāng)這種情況發(fā)生時，中心電極或梁移近一個固定電極而遠(yuǎn)離另一個固定電極。這將造成兩個電容的容值不同，其結(jié)果是中心電極有輸出信號。輸出信號的幅值直接取決于傳感器所受的加速度的大小。 17 圖 18 ADXL05 整體功能結(jié)構(gòu)圖 圖 18 描述了 ADXL05 的整體結(jié)構(gòu)。傳感器中心電極的輸出電壓通過緩沖被鎖存在同步調(diào)制器中，同時通過相同的振動信號驅(qū) 動傳感器的固定電極。如果鎖存的電壓與參考電壓相位相同，則輸出為正；反之，為負(fù)。其他所有的信號都被拒絕。一個外部電容C1用來設(shè)置解調(diào)器的帶寬。 同步解調(diào)器的輸出用于驅(qū)動前置放大器 一個提供 1.8V 參考電壓的儀表放大緩沖器。前置放大器的輸出電壓 VPR通過一個 3M的隔離電阻反饋到傳感器的外部電極。電壓 VPR使傳感器重新回到它的 0g 位置并且直接測量加速度。 ADXL05 的前置放大器的輸出是 1.8V 200mV/g，對于 5V 的輸入有 1V 范圍的輸出。開環(huán)緩沖放大器在很大范圍內(nèi)提供調(diào)整刻度參數(shù)和 0g 補(bǔ)償?shù)哪芰?。?個內(nèi)部參考電壓提供必要的參考電壓以啟動芯片和 +3.4V 的電壓以供外部需要。自檢功能是指給 ADXL05 的自檢管腳提供一高電平（大于 2.0V），它使芯片共給橫梁一個偏置電壓，此電壓將橫梁移動到相當(dāng)于 -5g的位置（芯片的負(fù)向滿量程輸出）。注意 15%的公差是與靈敏度誤差不成比例的。 ADXL05的基本關(guān)系 圖 19 顯示了 ADXL05 在輸出刻度因素為 400mV/g， 2.5V 零重力水平，零重力水平附近 2.0V的滿量程誤差和大概 1.6kHz三分貝帶寬條件下測量 5g范圍內(nèi)的加速度的基本關(guān)系式。通過電路原理圖 19 可見所有 的轉(zhuǎn)換功能關(guān)系是： VRRVVRRV PRO U T 8.1)8.1()8.1(2313 18 圖 19 ADXl05 提供輸出靈敏度為 400mV/g， +2.5V 的零重力水平和 1kHz 的帶寬 11 英文資料： 1 g to 5 g Single Chip Accelerometer with Signal Conditioning ADXL05* FEATURES 5 milli-g Resolution Noise Level 123 Less than the ADXL50 User Selectable Full Scale from 61 g to 65 g Output Scale Selectable from 200 mV/g to 1 V/g Complete Acceleration Measurement System on a Single Chip IC Self Test on Digital Command +5 V Single Supply Operation 1000 g Shock Survival APPLICATIONS Low Cost Sensor for Vibration Measurement Tilt Sensing with Faster Response than Electrolytic or Mercury Sensors More Sensitive Alarms and Motion Detectors Affordable Inertial Sensing of Velocity and Position GENERAL DESCRIPTION 12 The ADXL05 is a complete acceleration measurement system on a single monolithic IC. The ADXL05 will measure accelerations with full-scale ranges of 5 g to 1 g or less. Typical noise floor is 500 mg/ Hz , (12 less than the ADXL50), allowing signals below 5 milli-g to be resolved. The ADXL05 is a force balanced capacitive accelerometer with the capability to measure both ac accelerations (typical of vibration) or dc accelerations (such as inertial force or gravity). Three external capacitors and a +5 volt regulated power supply are all that is required to measure accelerations up to 5 g. Three resistors are used to configure the output buffer amplifier to set scale factors from 200 mV/g to 1 V/g. External capacitors may be added to the resistor network to provide 1 or 2 poles of filtering. No additional active components are required to interface directly to most analog to digital converters (ADCs). The device features a TTL compatible self-test function that can electrostatically deflect the sensor beam at any time to verify that the sensor and its electronics are functioning correctly. The ADXL05 is available in a hermetic 10-pin TO-100 metal can, specified over the 0C to +70C commercial, and 40C to +85C industrial temperature ranges. Contact factory for availability of automotive grade devices. 13 ADXL05SPECIFICATIONS (TA = TMIN to TMAX, TA = +258C for J Grade Only, VS = +5 V, Acceleration = 0 g, unless otherwise noted) Parameter Conditions ADXL05J/A Min Typ Max Units SENSOR INPUT Measurement Range Nonlinearity Alignment Error1 Transverse Sensitivity2 Guaranteed Full Scale Best Fit Straight Line, 5 g FS 5 +5 0.2 1 2 g % of FS Degrees % SENSITIVITY Initial Sensitivity at VPR Initial Sensitivity at VOUT Temperature Drift3 +25C +25C, R3/R1 = 5 175 200 225 0.875 1.000 1.125 0.5 mV/g V/g % of Reading ZERO g BIAS LEVEL Initial Offset vs. Temperature3 vs. Supply at VPR VS = 4.75 V to 5.25 V 1.50 1.80 2.10 25/40 10 32 V mV mV/V NO ISE PERFO RMANCE Voltage Noise Density Noise in 100 Hz Bandwidth Noise in 10 Hz Bandwidth at VPR BW = 4 Hz to 1 kHz 500 1000 5 1.6 mg/ Hz mg rms mg rms FREQ UENCY RESPO NSE 3 dB Bandwidth C1 = 0.022 mF (See Figure 9) 1000 1600 Hz 14 3 dB Bandwidth Sensor Resonant Frequency C1 = 0.010 mF 4 12 kHz kHz SELF TEST INPUT Output Change at VPR Logic “1” Voltage Logic “0” Voltage Input Resistance To Common 5 ST Pin from Logic “0” to “1” 0.85 1.00 1.15 2.0 0.8 50 V V V kW +3.4 V REFERENCE Output Voltage Output Temperature Drift3Power Supply Rejection Output Current Sourcing DC, VS = +4.75 V to +5.25 V 3.350 3.400 3.450 5 1 10 500 V mV mV/V mA PREAMPLIFIER OUTPUT Voltage Swing Current Output Capacitive Load Drive Source or Sink 0.25 VS 1.4 30 80 100 V mA pF BUFFER AMPLIFIER Input Offset Voltage Input Bias Current Open-Loop Gain Unity Gain Bandwidth Output Voltage Swing Capacitive Load Drive Power Supply Rejection Delta from Nominal 1.800 V DC IOUT = 100 mA DC,VS = +4.75 V to +5.25 V 10 25 5 20 80 200 0.25 VS 0.25 1000 1 10 mV nA dB kHz V pF mV/V 15 POWER SUPPLY Operating Voltage Range Quiescent Supply Current 4.75 5.25 8.0 10.0 V mA TEMPERATURE RANGE Operating Range J Specified Performance A Automotive Grade* 0 +70 40 +85 40 +125 C C C System Performance SpecificationsADXL05 AC COUPLED CONNECTION (1.5 g Full Scale) ( VOUT Terminal (Pin 9), unless otherwise noted. 0 g Bias Level = +2.5 V, C1 = 0.022 mF, R2 = 2.57 R3) Parameter Conditions ADXL05J/A Min Typ Max Units Buffer Gain FULL-SCALE RANGE SENSITIVITY G = R3/R1* +25C TMIN to TMAX 5 1.5 +1.5 875 1000 1125 g mV/g 16 Temperature Drift 0.5 % of Reading ZERO g BIAS LEVEL Temperature Drift +25C +25C to TMIN or TMAX 2.5 2/5 V mV FREQUENCY RESPONSE C4 = 3.3 mF, R1 = 49.9 kW 1 1000 Hz *Note: Resistor tolerance will affect system accuracy. Use of 1% (or better) metal film resistors is recommended. DC COUPLED CONNECTION (2 g Full Scale) ( VOUT Terminal (Pin 9), unless otherwise noted. 0 g Bias Level = +2.5 V, C1 = 0.022 mF, R2 = 2.57 R3) Parameter Conditions ADXL05J/A Min Typ Max Units Buffer Gain FULL-SCALE RANGE SENSITIVITY Temperature Drift G = R3/R1* +25C TMIN to TMAX 2 2 +2 350 400 450 0.5 g mV/g % of Reading ZERO g BIAS LEVEL +25C 1.75 2.5 3.2 V 17 Temperature Drift +25C to TMIN or TMAX +50/80 mV FREQUENCY RESPONSE dc 1000 Hz *Note: Resistor tolerance will affect system accuracy. Use of 1% (or better) metal film resistors is recommended. ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS* Acceleration (Any Axis, Unpowered for 0.5 ms) . . . . . . 1000 g Acceleration (Any Axis, Powered for 0.5 ms) . . . . . . . . . . 500 g +VS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.3 V to +7.0 V Output Short Circuit Duration (VPR, VOUT, VREF Terminals to Common) . . . . . . . Indefinite Operating Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . 55C to +125C Storage Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65C to +150C *Stresses above those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. This is a stress rating only； the functional operation of the device at these or any other conditions above those indicated in the operational sections of this specification is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability. Package Characteristics Package JA JC Device Weight 18 10-Pin TO-100 5 Grams ORDERING GUIDE Model Temperature Range ADXL05JH ADXL05AH 0C to +70C 40C to +85C CAUTION ESD (electrostatic discharge) sensitive device. Electrostatic charges as high as 4000 V readily accumulate on the human body and test equipment and can discharge without detection. Although the ADXL05 features proprietary ESD protection circuitry, permanent damage may occur on devices subjected to high energy electrostatic discharges. Therefore, proper ESD precautions are recommended to avoid performance degradation or loss of functionality. Drops onto hard surfaces can cause shocks of greater than 1000 g and exceed the absolute maximum rating of the device. Care should be exercised in handling to avoid damage. CONNECTION DIAGRAM 10-Header (TO-100) 19 PIN DESCRIPTION +5 V The power supply input pin. C2 Connection for an external bypass capacitor (nominally 0.022 mF) used to prevent oscillator switching noise from interfering with other ADXL05 circuitry. Please see the section on component selection. C1 Connections for the demodulator capacitor, nominally 0.022 mF. See the section on component selection for application information. COM The power supply common (or “ground”) connection. ST The digital self-test input. It is both CMOS and TTL compatible. VPR The ADXL05 preamplifier output providing an output voltage of 200 mV per g of acceleration. VOUT Output of the buffer amplifier. 20 VIN The inverting input of the uncommitted buffer amplifier. THEORY OF OPERATION The ADXL05 is a complete acceleration measurement system on a single monolithic IC. It contains a polysilicon surfacemicro machined sensor and signal conditioning circuitry which implements a force-balance control loop. The ADXL05 is capable of measuring both positive and negative acceleration to a maximum level of 5 g. Figure 16 is a simplified view of the ADXL05s acceleration sensor at rest. The actual structure of the sensor consists of 46 unit cells and a common beam. The differential capacitor sensor consists of independent fixed plates and central plates attached to the main beam that moves in response to an applied acceleration. The two capacitors are series connected, forming a capacitive divider with a common movable central plate. The sensors fixed capacitor plates are driven differentially by a 1 MHz square wave: the two square wave amplitudes are equal but are 180 out of phase from one another. When at rest, the values of the two capacitors are the same, and therefore, the voltage output at their electrical center (i.e., at the center plate) is zero. 21 Figure 17 shows the sensor responding to an applied acceleration. When this occurs, the common central plate or “beam” moves closer to one of the fixed plates while moving further from the other. This creates a mismatch in the two capacitances, resulting in an output signal at the central plate. The output amplitude of the signal varies directly with the amount of acceleration experienced by the sensor. Figure 18 shows a block diagram of the ADXL05. The voltage output from the central plate of the sensor is buffered and then applied to a synchronous demodulator which is clocked, in phase, with the same oscillator that drives the fixed plates of the sensor. If the applied voltage is in sync and in phase with the clock, a positive output will result. If the 22 applied voltage is in sync but 180 out of phase with the clock, then the demodulators output will be negative. All other signals will be rejected. An external capacitor, C1, sets the