:超低功耗独立运动开关电路优势 - ADI实验室电路:超低功耗独立运动开关ADXL362

　　电路功能与优势

　　ADXL362 是一款超低功耗三轴加速度计，在唤醒模式下的功耗不足100 nA。与使用功率占空比来实现低功耗的加速度计不同， ADXL362没有通过欠采样混叠输入信号；它在全数据速率下进行持续采样。还有一个片内、12位温度传感器，精度可达±0.5°。

　　ADXL362的输出分辨率为12位支持±2 g、±4 g及±8 g三种工作范围，±2 g范围内的分辨率为1 mg/LSB。噪声电平要求低于480μg/√Hz的应用可以选择两个低噪声模式（低至120μg/√Hz）之一，电源电流增加极小。

　　ADP195是一款高端负载开关，采用1.1 V至3.6 V电源供电，可防止电流反向从输出端流向输入端。该器件内置一个低导通电阻P沟道MOSFET，后者支持1.1 A以上的连续负载电流并可将功率损耗降至最低。

　　

　　图1. 超低功耗独立运动开关（原理示意图：未显示去耦和所有连接）

　　ADXL362基本工作原理

　　ADXL362是一款三轴、超低功耗加速度测量系统，能够测量动态加速度（由运动或冲击导致）和静态加速度（即重力）。

　　传感器的移动元件为多晶硅表面微加工结构（也称为梁），置于硅晶圆顶部。多晶硅弹簧悬挂于晶圆表面的结构之上，提供加速度力量阻力。

　　结构偏转由差分电容进行测量。每个电容均由独立固定板和活动质量块连接板组成。任何加速度均会使梁偏转、差分电容失衡，从而使传感器输出的幅度与加速度成比例。 相敏解调用于确定加速度的幅度和极性。

　　工作模式

　　ADXL362 的三种基本工作模式为待机、测量和唤醒。

　　将 ADXL362置于待机模式可以暂停测量，并将功耗降至10nA。会保留所有待处理数据或中断，但不会处理新的信息。 ADXL362 以待机模式上电，上电时所有传感器功能均关闭。

　　测量模式是 ADXL362的正常工作模式。在此模式下，器件会持续读取加速度数据。采用2.0 V电源供电时，在输出数据速率高达400 Hz的整个范围内，该加速度计的功耗都低于3 μA 。在此模式下工作时，可以使用介绍的所有功能。作为超低功耗加速度计， ADXL362能够以12.5Hz（最小值）至400 Hz（最大值）的数据速率持续输出数据， 同时功耗仍然低于3 μA。由于能够以所有数据速率针对其传感器的全部带宽持续采样，因此 ADXL362不会出现欠采样和混叠现象。

　　唤醒模式非常适合以极低功耗（电源电压为2.0 V时功耗为270 nA）简单地检测是否存在运动。唤醒模式在实施运动激活开关时尤其有用，可让系统的其余部分保持关断，直至检测到运动。在唤醒模式下，每秒只进行6次加速度测量，以确定是否存在运动，这样可将功耗降至非常低的水平。在唤醒模式下，除了活动定时器，可以使用加速度计的其它所有功能。可访问所有寄存器，也可从器件中获取实时数据。

　　CN0274 评估软件采用 ADXL362的唤醒模式。也就是说，检测到运动之前， ADXL362会保持休眠状态，而一旦检测到运动就会进入测量模式。

　　功率/噪声权衡

　　ADXL362提供了几个用于降低噪声的选项，但使用时会造成功耗略微增加。

　　带宽为100 Hz时， ADXL362在正常工作状态下的噪声性能通常为7 LSB rms，这对于大多数应用都合适，具体取决于带宽和所需的分辨率。对于要求噪声更低的情况， ADXL362 提供了两种低噪声工作模式，以略微增加功耗为代价来降低噪声。

　　表1. ADXL362 噪声与功耗的关系

　　

　　表1显示了正常工作模式以及两种低噪声模式下的功耗值和噪声密度，其中电源电压典型值为3.3 V。

　　CN0274 评估软件 采用 ADXL362的正常工作噪声模式。

　　运动检测

　　ADXL362的内置逻辑可检测到运动（加速度超过特定阈值）和静止（加速度未超过特定阈值）。

　　对运动或静止事件的检测由状态寄存器指示，也可配置用于产生中断。此外，器件的运动状态（即器件是在运动还是静止）通过AWAKE bit指示。

　　加速度计处于测量模式或唤醒模式时，可以使用运动和静止检测。