
ADXL327是美国模拟器件公司(Analog Devices Inc.,ADI)生产的一款小型、低功耗、完整的三轴加速度测量系统,采用MEMS(微机电系统)技术制造。这款加速度计能够测量静态重力加速度和动态运动加速度,测量范围通常为±2g。
2.主要特性
ADXL327具有以下显著特点:
三轴测量:可同时测量X、Y、Z三个方向的加速度
低功耗:工作电流典型值仅为350μA,待机模式下低至0.1μA
小尺寸:4mm×4mm×1.45mmLFCSP封装
模拟输出:提供与加速度成正比的模拟电压输出
带宽可调:用户可通过外部电容设置带宽(0.5Hz至2.5kHz)
高灵敏度:典型灵敏度为420mV/g
温度稳定性:内置温度补偿电路
抗冲击能力:可承受高达10,000g的冲击
3.内部结构与工作原理
3.1MEMS传感器结构
ADXL327的核心是一个多晶硅表面微加工传感器,采用差动电容结构。当有加速度作用时,可移动的"指状"结构相对于固定电极发生位移,导致电容变化。这种变化被转换为与加速度成正比的电压输出。
3.2信号调理电路
内部包含以下关键电路模块:
前置放大器:放大微小的电容变化信号
解调器:将交流信号转换为直流信号
低通滤波器:消除高频噪声
缓冲放大器:提供低阻抗输出
4.引脚配置与功能
ADXL327采用16引脚LFCSP封装,主要引脚功能如下:
引脚号 |
名称 |
功能描述 |
1 |
NC |
不连接 |
2 |
ST |
自检输入 |
3 |
COM |
公共端(通常接地) |
4 |
XOUT |
X轴加速度模拟输出 |
5 |
YOUT |
Y轴加速度模拟输出 |
6 |
ZOUT |
Z轴加速度模拟输出 |
7 |
VS |
电源(2.0V至3.6V) |
8 |
GND |
地 |
9~16 |
NC |
不连接 |
5.典型应用电路
ADXL327的基本连接电路非常简单:
电源连接:VS引脚接2.0-3.6V电源,GND引脚接地
输出连接:XOUT、YOUT、ZOUT分别通过RC滤波器连接到ADC
带宽设置:通过CX、CY、CZ引脚对地电容设置各轴带宽
自检功能:ST引脚可接高电平进行自检
带宽计算公式:
f-3dB=1/(2π×32kΩ×Cx,y,z)
其中Cx,y,z为CX、CY、CZ引脚对地电容值。
6.性能参数
6.1电气特性(典型值,VS=3.0V,TA=25°C)
参数 |
值 |
电源电压范围 |
2.0-3.6V |
电源电流 |
350μA |
灵敏度(X,Y轴) |
420mV/g |
灵敏度(Z轴) |
380mV/g |
零g偏置(X,Y轴) |
1.5V |
零g偏置(Z轴) |
1.3V |
非线性度 |
±0.2%FS |
交叉轴灵敏度 |
±1% |
输出噪声密度 |
110μg/√Hz |
6.2机械特性
参数 |
值 |
测量范围 |
±2g |
带宽 |
0.5-2.5kHz |
谐振频率 |
5.5kHz |
抗冲击能力 |
10,000g |
7.应用领域
ADXL327广泛应用于以下领域:
消费电子:手机、游戏控制器、运动设备
工业控制:机器振动监测、倾斜测量
医疗设备:病人活动监测、康复设备
汽车电子:安全系统、导航辅助
物联网设备:运动检测、姿态识别
无人机:飞行姿态稳定控制
8.使用注意事项
电源去耦:应在VS引脚附近放置0.1μF和1μF的去耦电容
PCB布局:避免将加速度计靠近热源或振动源
机械安装:确保传感器与待测物体牢固连接
温度影响:虽然内置温度补偿,但极端温度仍可能影响精度
校准:建议在使用前进行零g和灵敏度校准
9.与同类产品比较
与ADXL335比较:
ADXL327工作电压更低(2.0Vvs1.8V)
ADXL327封装更小(4mm×4mmvs4mm×4mm×1.75mm)
ADXL327功耗略高(350μAvs300μA)
与数字输出加速度计(如ADXL345)比较:
ADXL327无需数字接口,电路更简单
但需要外部ADC进行数字化
功耗通常低于数字输出型号
10.开发资源
ADI公司提供丰富的开发资源:
完整的数据手册
评估板(EVAL-ADXL327Z)
应用笔记(如AN-1078、AN-1025)
参考设计
SPICE模型
11.总结
ADXL327是一款性能优异、使用简便的三轴模拟输出加速度计,特别适合需要小尺寸、低功耗的应用场景。其简单的模拟接口减少了系统复杂性,而可调带宽特性使其能够适应不同频率范围的测量需求。虽然数字输出加速度计日益普及,但ADXL327在成本敏感、简单测量应用中仍具有明显优势。