如何降低傾斜傳感器ADIS16209的功耗

1. 了解工作原理
示例的傾斜傳感器系統與圖1中的通用系統非常相似。MEMS加速度計包括傳感器元件和接口電路。加速度計信號通過(guò)一個(gè)單極點(diǎn)低通濾波器，該濾波器將信號帶寬限制在50Hz。模數轉換器以200 SPS的采樣率運行，并將其輸出送入數字處理級。數字處理功能包括一個(gè)均值濾波器、溫度驅動(dòng)器校正公式、將靜態(tài)加速度計讀數轉變成傾斜角的數學(xué)函數、用戶(hù)接口寄存器和一個(gè)串行接口。

假設偏置誤差為零，當加速度計的測量軸與重力方向垂直時(shí)，其輸出將為零。其測量軸與重力方向平行時(shí)，將產(chǎn)生+1 g或–1 g的輸出，極性取決于方向。靜態(tài)加速度計測量與傾斜角之間的關(guān)系是一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦或正切函數，如圖3所示。這里的分析重點(diǎn)考慮水平模式（正弦）。

圖 3. MEMS傾斜傳感器工作原理

2. 通過(guò)產(chǎn)品文獻獲取相關(guān)信息
表 1 列出了影響高級傳感器系統周期供電的參數。這些參數一部分可從產(chǎn)品數據手冊獲得，而其他參數需要針對終端系統性能目標進(jìn)行分析。PON和T1是數據手冊提供的參數。其余參數可用于估計T2和T3。關(guān)閉模式功率得自線(xiàn)性調節器的關(guān)斷電流。

表 1. 傳感器系統技術(shù)指標

3. 利用經(jīng)驗假設來(lái)量化其余影響因素
建立時(shí)間影響一個(gè)傳感器系統能夠支持的精度和測量速率。許多不同的因素都會(huì )影響建立時(shí)間，但這里重點(diǎn)分析電的因素。估計建立時(shí)間需要性能目標、部分重要假設和一個(gè)用于分析傳感器對供電響應的模型。第一項重要假設是濾波器在初始啟動(dòng)周期（上電時(shí)間）之后建立。雖然這兩個(gè)周期可以同時(shí)進(jìn)行，但以連續發(fā)生的方式著(zhù)手分析是更為保守的方法。圖 4 提供分析傳感器對供電響應的簡(jiǎn)化模型。

圖 4. 建立時(shí)間分析的模型

供電后，加速度計傳感器的輸出 a(t)呈現階躍響應。因為傳感器采用單電源供電，其輸出很可能會(huì )從零開(kāi)始，并迅速轉變至確定其方位的電平。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，假定零輸出與最低有效加速度水平相對應。這種情況下，我們采用–2 g加速度，以便在最小額定值–1.7 g的基礎上提供一些裕量。同時(shí)，最大傾斜范圍為+30°，相當于+0.5 g。將這兩個(gè)間隔結合，加速度計信號在啟動(dòng)時(shí)可進(jìn)行的最大轉換為+2.5 g。單極點(diǎn)、低通濾波器的階躍響應 b(t)可通過(guò)以下公式獲得：

包括數字濾波器的模型需要離散形式的 b(t)，以及一個(gè)總和模型來(lái)仿真濾波器。