一、概述
ADXL323是Analog Devices公司(ADI)推出的一款低成本、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,测量范围可达±2g,适用于各种倾斜检测、运动检测和振动测量应用。
二、主要特性
三轴测量能力:可同时测量X、Y、Z三个方向的加速度
测量范围:±2g(可根据需要调整)
低功耗:典型工作电流350μA(待机模式仅0.1μA)
模拟输出:每轴提供独立的模拟电压输出
带宽可调:用户可通过电容调节带宽(0.5Hz至2.5kHz)
高分辨率:1mg/LSB(在±2g范围内)
抗冲击能力:可承受10000g的冲击
小尺寸封装:4mm×4mm×1.45mm LFCSP封装
三、内部结构与工作原理
ADXL323基于多晶硅表面微加工传感器和信号调理电路实现加速度测量。其核心是一个可变电容式加速度传感器,当受到加速度作用时,内部质量块会发生位移,导致电容值变化,这一变化被转换为与加速度成正比的电压输出。
芯片内部包含:
X、Y、Z三轴MEMS传感器
信号调理电路
温度补偿电路
输出缓冲放大器
电源管理电路
四、引脚配置与功能描述
ADXL323采用16引脚LFCSP封装,主要引脚功能如下:
VDD:电源输入(2.4V至3.6V)
GND:地
XOUT:X轴模拟输出
YOUT:Y轴模拟输出
ZOUT:Z轴模拟输出
ST:自检输入
COM:公共端(通常接地)
CX,CY,CZ:带宽设置电容连接端
五、典型应用电路
ADXL323的典型应用电路包括:
电源滤波:建议在VDD引脚附近添加0.1μF去耦电容
输出滤波:每轴输出建议添加低通滤波器(如1kΩ电阻和0.1μF电容)
带宽设置:通过在CX、CY、CZ引脚对地连接电容来设置各轴带宽
带宽计算公式:
f-3dB=1/(2π(32kΩ)×C)
其中C为外接电容值,32kΩ为内部固定电阻值。
六、性能参数
灵敏度:典型值420mV/g(在3V供电时)
零g偏置:典型值1.5V(在3V供电时)
非线性度:±0.3%满量程
交叉轴灵敏度:±2%
温度系数:
灵敏度:±0.3%/°C
零g偏置:±1mg/°C
输出噪声:110μg/√Hz(带宽10Hz时)
七、应用领域
消费电子产品:
手机/平板电脑的屏幕旋转
游戏控制器运动感应
计步器和运动监测设备
工业应用:
机器健康监测
振动分析
倾斜测量
汽车电子:
安全系统(如翻滚检测)
导航系统
医疗设备:
活动监测
康复设备
八、使用注意事项
电源稳定性:建议使用低噪声LDO稳压器供电
PCB布局:
尽量缩短模拟输出走线
避免数字信号线靠近模拟输出
良好接地设计
机械安装:
确保传感器与测量方向正确对齐
使用刚性安装以减少机械滤波效应
校准:
建议进行零g偏置和灵敏度校准
可在已知重力方向下进行单点校准
九、与同类产品比较
与ADXL335比较:
ADXL323提供Z轴输出
ADXL323采用更小的LFCSP封装
ADXL323具有更低的功耗
与MMA7260比较:
ADXL323提供模拟输出而非数字输出
ADXL323具有更好的温度稳定性
ADXL323不需要外部参考电压
十、开发资源
评估板:ADI提供EVAL-ADXL323Z评估板
设计工具:可在ADI官网找到参考设计和计算工具
应用笔记:
AN-1025:使用MEMS加速度计进行倾斜检测
AN-1077:使用加速度计进行冲击和振动测量
十一、未来发展趋势
随着物联网和穿戴设备的发展,ADXL323这类低功耗、小尺寸的加速度计将继续在以下方向演进:
更低功耗以满足电池供电设备需求
更高集成度(集成ADC和数字接口)
更小封装尺寸
智能功能(如内置运动检测算法)
ADXL323凭借其优异的性能和合理的价格,在众多应用领域中仍保持着广泛的使用,是三轴加速度测量应用的可靠选择。