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电路设计->电工电路图->电工基础电路图->带频率响应补偿的MEMS振动分析仪电路图

带频率响应补偿的MEMS振动分析仪电路图

作者:dolphin时间:2017-04-06

  电路功能与优势

  图1所示电路是一款高线性度、低噪声、宽带宽振动检测解决方案。该方案适用于要求具有宽动态范围(±70 g、±250 g 或±500 g)以及平坦频率响应(从直流到22 kHz)的应用。

  该电路提供适合进行轴承分析、引擎监控以及振动检测的低功耗解决方案。

  享有ADI专利的第五代iMEMs®工艺让 ADXL001加速度计拥有从±70 g扩展至±500 g的扩展动态范围,且带宽为22 kHz。

  AD8606是一款精密、低噪声、双通道运算放大器,用于创建模拟双二阶滤波器,可使加速度计的输出频率响应较为平和。

  ADXL001输出电压经低功耗、单通道12位SAR ADC AD7476 转换为数字字。

  

  图1. 单轴振动分析系统(原理示意图:未显示去耦和所有连接)

  电路描述

  加速度计输出特性

  ADXL001经测试的额定电源电压为3.3 V和5 V。虽然该器件可采用3 V至6 V范围内的任意电源电压工作,但采用5 V电源可获得最优整体性能。

  输出电压灵敏度与电源电压成比例。采用3.3 V电源时,标称输出灵敏度为16 mV/g。采用5 V电源时,灵敏度为24.2 mV/g。

  0 g输出电平亦为比例电平,标称值为 VDD/2。

  只要1 MHz内部时钟频率上不存在噪声,ADXL001就只需要一个0.1μF去耦电容。如果需要,可以包含较大的大容量电容(1μF至10μF)或氧化铁磁珠

  加速度计物理操作

  ADXL001采用绝缘硅片(SOI) MEMS技术制造,具有机械耦合但电气隔离的差分检测单元。图2显示其中一个差分传感器单元模块的简化图。每个传感器模块均集成数个差分电容单元。每一单元都以器件层上的固定板以及传感器框架上的活动板组成。传感器框架移位将改变差分电容。片内电路测量电容变化,并将其转换为输出电压。

  

  图2. 传感器加速时的简化试图

  SOI器件层的传感器经过微加工处理。沟道隔离用于对差分检测元件进行电气隔离但机械耦合处理。单晶硅弹簧悬挂于晶圆处理结构之上,提供加速度的力量阻力。

  ADXL001 是一款x轴加速度和振动检测器件,向引脚8标记处振动时,产生趋正输出电压,如图3所示。

  

  图3. ADXL001 XOUT 电压随正X轴方向的加速度增加而增加


关键词: 振动分析仪 MEMS ADI

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vaioshop · 2017-04-28 13:23:28

学习一下。

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