關鍵字：傾斜傳感器 ADIS16209 功耗
分析示例
本示例通過評估一個完全集成的 MEMS 傾斜傳感器來確定影響精度和測量時間的參數，從而明確功率與性能的重要關系。以下四個步驟對此過程提供了簡單的指引：
了解傳感器的工作原理。
通過產品文檔獲取相關信息。
評估未明確規定的重要參數。
推算出功率與性能的關系。
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。加速度計信號通過一個單極點低通濾波器，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均值濾波器、溫度驅動器校正公式、將靜態加速度計讀數轉變成傾斜角的數學函數、用戶接口寄存器和一個串行接口。
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，其輸出將為零。其測量軸與重力方向平行時，將產生+1 g或–1 g的輸出，極性取決于方向。靜態加速度計測量與傾斜角之間的關系是一個簡單的正弦或正切函數，如圖3所示。這里的分析重點考慮水平模式（正弦）。
2. 通過產品文獻獲取相關信息
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。關閉模式功率得自線性調節器的關斷電流。
表 1. 傳感器系統技術指標
參數值
電源電壓+3.3 V
功率，正常工作46.2 mW (PON)
功率，關閉模式3.3 µW (POFF)
功率，休眠模式1.2 mW (POFFS)
上電時間190 ms (T1)
休眠模式恢復時間2.5 ms (T1S)
加速度計范圍±1.7 g
傾斜角范圍±30°
低通濾波器–3 dB，50 Hz，單極點
采樣速率200 SPS
數字濾波器移動平均，256，最大值
3. 利用經驗假設來量化其余影響因素
建立時間影響一個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影響建立時間，但這里重點分析電的因素。估計建立時間需要性能目標、部分重要假設和一個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周期（上電時間）之后建立。雖然這兩個周期可以同時進行，但以連續發生的方式著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化模型。
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，其輸出很可能會從零開始，并迅速轉變至確定其方位的電平。為簡明起見，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，最大傾斜范圍為+30°，相當于+0.5 g。將這兩個間隔結合，加速度計信號在啟動時可進行的最大轉換為+2.5 g。單極點、低通濾波器的階躍響應 b(t)可通過以下公式獲得：
包括數字濾波器的模型需要離散形式的 b(t)，以及一個總和模型來仿真濾波器。