Motorola Low-g系列加速度传感器芯片及应用.doc

的 Low-G系列加速度传感器的应用
The application of Freescale low-g family accelerometer sensor
东北大学信息学院李晶皎王爱侠
引言
Freescale的加速度传感器系列的器件有很多种,按测量的加速度方向分类有:X轴、Z轴和XY轴;按测量的加速度测量量程分类有Low-G系列(-5g)和普通系列(5g以上)[注:1g=]。本文主要介绍Low-G系列(见表1)的加速度传感器。
表1 Low-G加速度传感器
名称
轴向
范围
输出信号
MMA2260D
X轴

1200mV/g
MMA1260D
Z轴

1200mV/g
MMA1270D
Z轴

750mV/g
MMA1250D
Z轴
5g
400mV/g
MMA6260Q
XY轴
±
800mV/g
表1中的Z轴传感器MMA1250D、MMA1260D、MMA1270D在2001年就已经问世,而XY轴传感器MMA6260Q是2004年的新产品,它是双轴(XY轴)集成电路传感器。根据封装形式和带宽响应的不同,MMA62xxQ系列有以下几种芯片,如表2所示。
表2 MMA626xQ系列芯片种类
型号
加速度
(g)
传感器
轴向
灵敏度
(mV/g)
频率
(Hz)
VDD 电源电压
(典型值) (V)
封装形式
MMA6260Q
±
XY
800
50

QFN-16,Tube
MMA6261Q
±
XY
800
300

QFN-16,Tube
MMA6262Q
±
XY
800
150

QFN-16,Tube
MMA6263Q
±
XY
800
900

QFN-16,Tube
MMA6231Q
±10
XY
120
300

QFN-16,Tube
MMA6233Q
±10
XY
120
900

QFN-16,Tube
MMA6260Q XY轴加速度传感器工作原理简介
Freescale XY轴加速度传感器由2部分组成:G-单元和信号调理ASIC电路(如图1所示)。G-单元是机械结构,它是用半导体制作技术、由多晶硅半导体材料制成,并且是密封的(实物参见图1(b))。在图1(b)中的另一块电路称为信号调理ASIC电路,图1(a)中的积分、放大、滤波、温度补偿、控制逻辑和EEPROM相关电路、振荡器、时钟生成器、以及自检等电路组成,完成G-单元测量的电容值到电压输出的转换。
G-单元的等效电路如图2所示,它相当于在2个固定的电容极板中间放置1个可移动的极板。当有加速度作用于系统时,中间极板偏离静止位置。用中间极板偏离静止位置的距离测量加速度,中间极板与其中一个固定极板的距离增加,同时与另一个固定极板的距离减少,且距离变化值相等。距离的变化使得2个极板间的电容改变(如图2所示),电容值的计算公式是:C=Ae/D,其中A是极板的面积,D是极板间的距离,
e是电介质常数。
信号调理ASIC电路将G-单元测量的2个电容值转换成加速度值,