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ADXL327是美國模擬器件公司(Analog Devices Inc.,ADI)生產(chǎn)的一款小型、低功耗、完整的三軸加速度測量系統(tǒng)，采用MEMS(微機電系統(tǒng))技術制造。這款加速度計能夠測量靜態(tài)重力加速度和動態(tài)運動加速度，測量范圍通常為±2g。
2.主要特性
ADXL327具有以下顯著特點：
三軸測量：可同時測量X、Y、Z三個方向的加速度
低功耗：工作電流典型值僅為350μA，待機模式下低至0.1μA
小尺寸：4mm×4mm×1.45mmLFCSP封裝
模擬輸出：提供與加速度成正比的模擬電壓輸出
帶寬可調(diào)：用戶可通過外部電容設置帶寬(0.5Hz至2.5kHz)
高靈敏度：典型靈敏度為420mV/g
溫度穩(wěn)定性：內(nèi)置溫度補償電路
抗沖擊能力：可承受高達10,000g的沖擊
3.內(nèi)部結構與工作原理
3.1MEMS傳感器結構
ADXL327的核心是一個多晶硅表面微加工傳感器，采用差動電容結構。當有加速度作用時，可移動的"指狀"結構相對于固定電極發(fā)生位移，導致電容變化。這種變化被轉(zhuǎn)換為與加速度成正比的電壓輸出。
3.2信號調(diào)理電路
內(nèi)部包含以下關鍵電路模塊：
前置放大器：放大微小的電容變化信號
解調(diào)器：將交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號
低通濾波器：消除高頻噪聲
緩沖放大器：提供低阻抗輸出
4.引腳配置與功能
ADXL327采用16引腳LFCSP封裝，主要引腳功能如下：
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引腳號 |
名稱 |
功能描述 |
|
1 |
NC |
不連接 |
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2 |
ST |
自檢輸入 |
|
3 |
COM |
公共端(通常接地) |
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4 |
XOUT |
X軸加速度模擬輸出 |
|
5 |
YOUT |
Y軸加速度模擬輸出 |
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6 |
ZOUT |
Z軸加速度模擬輸出 |
|
7 |
VS |
電源(2.0V至3.6V) |
|
8 |
GND |
地 |
|
9~16 |
NC |
不連接 |
5.典型應用電路
ADXL327的基本連接電路非常簡單：
電源連接：VS引腳接2.0-3.6V電源，GND引腳接地
輸出連接：XOUT、YOUT、ZOUT分別通過RC濾波器連接到ADC
帶寬設置：通過CX、CY、CZ引腳對地電容設置各軸帶寬
自檢功能：ST引腳可接高電平進行自檢
帶寬計算公式：
f-3dB=1/(2π×32kΩ×Cx,y,z)
其中Cx,y,z為CX、CY、CZ引腳對地電容值。
6.性能參數(shù)
6.1電氣特性(典型值，VS=3.0V，TA=25°C)
|
參數(shù) |
值 |
|
電源電壓范圍 |
2.0-3.6V |
|
電源電流 |
350μA |
|
靈敏度(X,Y軸) |
420mV/g |
|
靈敏度(Z軸) |
380mV/g |
|
零g偏置(X,Y軸) |
1.5V |
|
零g偏置(Z軸) |
1.3V |
|
非線性度 |
±0.2%FS |
|
交叉軸靈敏度 |
±1% |
|
輸出噪聲密度 |
110μg/√Hz |
6.2機械特性
|
參數(shù) |
值 |
|
測量范圍 |
±2g |
|
帶寬 |
0.5-2.5kHz |
|
諧振頻率 |
5.5kHz |
|
抗沖擊能力 |
10,000g |
7.應用領域
ADXL327廣泛應用于以下領域：
消費電子：手機、游戲控制器、運動設備
工業(yè)控制：機器振動監(jiān)測、傾斜測量
醫(yī)療設備：病人活動監(jiān)測、康復設備
汽車電子：安全系統(tǒng)、導航輔助
物聯(lián)網(wǎng)設備：運動檢測、姿態(tài)識別
無人機：飛行姿態(tài)穩(wěn)定控制
8.使用注意事項
電源去耦：應在VS引腳附近放置0.1μF和1μF的去耦電容
PCB布局：避免將加速度計靠近熱源或振動源
機械安裝：確保傳感器與待測物體牢固連接
溫度影響：雖然內(nèi)置溫度補償，但極端溫度仍可能影響精度
校準：建議在使用前進行零g和靈敏度校準
9.與同類產(chǎn)品比較
與ADXL335比較：
ADXL327工作電壓更低(2.0Vvs1.8V)
ADXL327封裝更小(4mm×4mmvs4mm×4mm×1.75mm)
ADXL327功耗略高(350μAvs300μA)
與數(shù)字輸出加速度計(如ADXL345)比較：
ADXL327無需數(shù)字接口，電路更簡單
但需要外部ADC進行數(shù)字化
功耗通常低于數(shù)字輸出型號
10.開發(fā)資源
ADI公司提供豐富的開發(fā)資源：
完整的數(shù)據(jù)手冊
評估板(EVAL-ADXL327Z)
應用筆記(如AN-1078、AN-1025)
參考設計
SPICE模型
11.總結
ADXL327是一款性能優(yōu)異、使用簡便的三軸模擬輸出加速度計，特別適合需要小尺寸、低功耗的應用場景。其簡單的模擬接口減少了系統(tǒng)復雜性，而可調(diào)帶寬特性使其能夠適應不同頻率范圍的測量需求。雖然數(shù)字輸出加速度計日益普及，但ADXL327在成本敏感、簡單測量應用中仍具有明顯優(yōu)勢。
