MEMS(微机电)产品常见问题解答(ADI)

MEMS常见问题解答常见问题解答常见问题解答常见问题解答编写人编写人编写人编写人CAST(NJ)版本号版本号版本号版本号Rev1.1------------------------------------------------------------------------------------------------------------本报告为AnalogDevicesInc.(ADI)中国技术支持中心专用，ADI可以随时修改本报告而不用通知任何使用本报告的人员。如有任何问题请与[e-mail]联系。------------------------------------------------------------------------------------------------------------1目目目目录录录录1MEMS产品简介......................................................................................................................11.1产品概述...................................................................................................................11.2基本结构及原理.....................................................Error!Bookmarknotdefined.1.3产品选型...................................................................................................................12MEMS产品常见问题..............................................................................................................23评估板及工具...........................................................................................................................6AMEMS常见问题解答-1-中国技术支持中心电话：800-810-1742传真：800-810-1747Email：[e-mail]1MEMS产品产品产品产品简介简介简介简介1.1产品产品产品产品概述概述概述概述作为微机械IC行业的领导者，ADI公司推出了首款全集成iMEMS®(集成微机电系统)加速度计和陀螺仪。这类产品已通过TS-16949和QS9000认证，ADI公司还将继续改进产品和工艺，以满足不断增长的客户需求。作为MEMS创新产品的领导者，ADI公司的iMEMSMotionSignalProcessing™（运动信号处理）技术能够简化运动检测设计，并且有助于消费电子、汽车、工业等领域的各大公司的新产品推出。ADI公司的iMEMS®产品分为加速度计(accelerometer)和陀螺仪(gyro)两大类。分别有单轴、双轴以及三轴产品，还有不同的测量范围，输出方式等等，可以满足各种不同的应用。1.2产品产品产品产品选型选型选型选型以下是加速度传感器和陀螺仪的产品选型表，里面列出了目前所有的加速度传感器和陀螺仪产品的型号及其主要性能指标。用户可以根据具体应用选择合适的产品。AMEMS常见问题解答-2-中国技术支持中心电话：800-810-1742传真：800-810-1747Email：[e-mail]2MEMS产品产品产品产品常见问题常见问题常见问题常见问题1.如何判断加速度传感器的方向？答：在加速度传感器的datasheet中，会给出一个方向指示图，如下图所示。根据图中所示的传感器放置方向及相应的输出，可以判断出X、Y轴的正方向如红色箭头所示。也就是说，使得某个轴得到+1g输出的方向，就是该轴的正方向。2．加速度传感器有几种输出方式？答：目前，加速度传感器有模拟输出和数字输出两种。数字输出有占空比输出，I2C和SPI接口。在ADI公司的加速度传感器中，大部分为模拟电压输出的，如ADXL203，ADXL204，ADXL330等等；具有占空比输出的产品有ADXL202，ADXL210，ADXL213等等；最新的即将发布的新产品ADXL345将具有I2C和SPI输出接口。更多的信息请参考产品选型表或直接登录ADI公司网站进行查询。AMEMS常见问题解答-3-中国技术支持中心电话：800-810-1742传真：800-810-1747Email：[e-mail]3.对于电压输出的加速度传感器，如何进行输出电压和加速度值的换算？答：输出电压和加速度值的换算与加速度传感器的0g的offset和sensitivity有关。假设加速度传感器的输出为Vout（mV），其0g的offset为Vos（mV），其sensitivity为sens(mV/g),则表示加速度A（g）=（Vout–Vos）/sens以ADXL330为例，Vos的典型值为1500mV，sens的典型值为300mV/g，而其测量范围的典型值为+/-3.6g。所以其输出的电压范围为1500–3.6*300=420mV（即-3.6g）到1500+3.6*300=2580mV（即+3.6g）。任意一个输出Vout（mV）对应的加速度A（g）=（Vout–1500）/300。需要注意的是，实际的加速度传感器的0g的offset和sensitivity并不是一个准确的值，在某些对精度要求较高的应用中是需要校正的。以下我们将讨论0g的offset和sensitivity对加速度传感器输出的影响。4．加速度传感器0g的offset是否需要校正？如果需要，如何校正？答：不同型号的加速度传感器的0g的offset不同，同一型号的不同芯片的0g的offset也不同，甚至同一颗芯片中不同轴的0g的offset也不同，是否需要校正要视具体应用而定。如果应用中只关心加速度的相对变化，而不关心加速度的具体数值，则不需要校正。如果是关心加速度的具体数值，而所选器件的offset又比较大，则必须要校正。某些加速度传感器本身有offset寄存器（ADXL345），这是只需要把待校准的轴沿水平方向静止放置，测量其0g时的输出，并把这个值乘以-1写入offset寄存器即可。如果加速度传感器本身没有offset寄存器，则需要用户在自己的处理器中记录这个数值，并在实际的测量结果中减去这个offset。另外，需要注意的是。数据手册中一般会给出offset的典型值，最大值和最小值。这些值都是在一定的供电电压下给出的。而当供电电压改变后，offset的值也会相应改变。比如ADXL330的offset典型值在3V供电的时候为1.5V，如果改为5V供电则会相应的变为1.5V/3*5=2.5V。5．加速度传感器的sensitivity如何确定？答：对于某电平输出的加速度传感器，数据手册中会给出sensitivity=XXXmV/g，对于数字输出的加速度传感器，会有sensitivity=XXXLSB/g，对于占空比输出的加速度传感器，会有sensitivity=XXX%/g，这和电平输出的概念类似。当然通常sensitivity会存在一定的误差，所以数据手册中会给出典型值，最大值，最小值的指标。以ADXL330为例，typicalsensitivity=300mV/g，maxsensitivity=330mV/g，minsensitivity=270mV/g。另外，电平输出的sensitivity还和供电电压有关，比如ADXL330，当3V供电时typicalsensitivity=300mV/g，则当5V供电时（如果允许的话）typicalsensitivity会成比例地变为300/3*5=500mV/g。6．加速度传感器的测量范围。答：目前加速度传感器测量范围可以分为highg和lowg两种，highg产品的测量范围在十AMEMS常见问题解答-4-中国技术支持中心电话：800-810-1742传真：800-810-1747Email：[e-mail]几到上百g，而lowg产品的测量范围通常在1g到几g。客户可以根据具体应用来选择。比如，如果需要测量器件的倾斜角度，可以选择1-2g的lowg加速度传感器；如果在消费类产品中用作运动检测，则10g以下的产品比较适合；如果用在汽车的安全气囊中，则需要选择上百g的加速度传感器。7．加速度传感器能承受多大的加速度？答：在数据手册中的absolutemaximumratings中会给出各个轴可以承受的最大加速度。通常在几千至上万g。8.加速度传感器的带宽。答：在数据手册中，会给出加速度传感器的最大带宽，通常Z轴的带宽会比X、Y轴的小。需要注意的是，这个带宽是只没有外加滤波器的情况下的带宽。通常，用户可以根据需要，通过并联电容的方式来改变带宽。具体的电容取值请参考数据手册。对于数字输出的加速度传感器，其带宽就是输出速率的一半。某些数字输出的加速度传感器其输出速率是可选的。9．如何设置占空比输出的加速度传感器的脉冲周期？答：具有占空比输出的产品有ADXL202，ADXL210，ADXL213等等。占空比输出的加速度传感器通常都是通过在Rset管脚中对地连接一个电阻来改变脉冲周期的，计算公式可以在数据手册中找到。需要注意的是计算出来的脉冲周期对于不同的芯片可能存在一些误差，但是脉冲周期的变化不会影响其占空比的数值。10.*ADXL202/ADXL210以及ADXL202E/ADXL210E的管脚封装问题。答：ADXL202/ADXL210为14脚封装。而ADXL202E/ADXL210E为8脚封装。如下图所示。11.*ADXL202/ADXL210以及ADXL202E/ADXL210E的方向问题。答：ADXL202/ADXL210的方向如下图所示。AMEMS常见问题解答-5-中国技术支持中心电话：800-810-1742传真：800-810-1747Email：[e-mail]202E/ADXL210E的方向在数据手册中没有明确给出，请参考下图。12.对于ADXRSXXX的陀螺仪产品，其同名管脚需如何处理？答：大部分的ADXRSXXX陀螺仪产品为BGA封装，其中会有同名管脚。这些同名管脚在内部已经连接，所以使用其中任意一支都可以。另外，由于同名管脚在封装中位置靠近，也便于在外部将其连接。以ADXRS150为例，其管脚图如下所示，其中红色方框内的为同名管脚。AMEMS常见问题解答-6-中国技术支持中心电话：800-810-1742传真：800-810-1747Email：[e-mail]注*：ADXL202/ADXL210与ADXL202E，ADXL210E有不同的数据手册。请根据具体型号查询相应的数据手册。3评估板及工具评估板及工具评估板及工具评估板及工具1.MEMS产品是否提供评估板及相关评估软件？答：目前ADXL系列加速度传感器和ADXRS系列陀螺仪中绝大多数产品都有评估板。具体型号可以登录ADI官方网站进行搜索。但是评估板只提供了芯片工作所需要的最简单电路，并且没有相关评估软件可以直接使用。2.MEMS产品是否提供相关的仿真模型？答：目前，只有