帶頻率響應補償?shù)腗EMS振動分析儀電路圖

　　電路功能與優(yōu)勢

　　圖1所示電路是一款高線性度、低噪聲、寬帶寬振動檢測解決方案。該方案適用于要求具有寬動態(tài)范圍（±70 g、±250 g 或±500 g）以及平坦頻率響應（從直流到22 kHz）的應用。

　　該電路提供適合進行軸承分析、引擎監(jiān)控以及振動檢測的低功耗解決方案。

　　享有ADI專利的第五代iMEMs?工藝讓 ADXL001加速度計擁有從±70 g擴展至±500 g的擴展動態(tài)范圍，且?guī)挒?2 kHz。

　　AD8606是一款精密、低噪聲、雙通道運算放大器，用于創(chuàng)建模擬雙二階濾波器，可使加速度計的輸出頻率響應較為平和。

　　ADXL001輸出電壓經(jīng)低功耗、單通道12位SAR ADC AD7476 轉(zhuǎn)換為數(shù)字字。

　　圖1. 單軸振動分析系統(tǒng)（原理示意圖：未顯示去耦和所有連接）

　　電路描述

　　加速度計輸出特性

　　ADXL001經(jīng)測試的額定電源電壓為3.3 V和5 V。雖然該器件可采用3 V至6 V范圍內(nèi)的任意電源電壓工作，但采用5 V電源可獲得最優(yōu)整體性能。

　　輸出電壓靈敏度與電源電壓成比例。采用3.3 V電源時，標稱輸出靈敏度為16 mV/g。采用5 V電源時，靈敏度為24.2 mV/g。

　　0 g輸出電平亦為比例電平，標稱值為 VDD/2。

　　只要1 MHz內(nèi)部時鐘頻率上不存在噪聲，ADXL001就只需要一個0.1μF去耦電容。如果需要，可以包含較大的大容量電容（1μF至10μF）或氧化鐵磁珠

　　加速度計物理操作

　　ADXL001采用絕緣硅片（SOI） MEMS技術制造，具有機械耦合但電氣隔離的差分檢測單元。圖2顯示其中一個差分傳感器單元模塊的簡化圖。每個傳感器模塊均集成數(shù)個差分電容單元。每一單元都以器件層上的固定板以及傳感器框架上的活動板組成。傳感器框架移位將改變差分電容。片內(nèi)電路測量電容變化，并將其轉(zhuǎn)換為輸出電壓。

　　圖2. 傳感器加速時的簡化試圖

　　SOI器件層的傳感器經(jīng)過微加工處理。溝道隔離用于對差分檢測元件進行電氣隔離但機械耦合處理。單晶硅彈簧懸掛于晶圓處理結構之上，提供加速度的力量阻力。

　　ADXL001 是一款x軸加速度和振動檢測器件，向引腳8標記處振動時，產(chǎn)生趨正輸出電壓，如圖3所示。

　　圖3. ADXL001 XOUT 電壓隨正X軸方向的加速度增加而增加