电路功能与优势
图1所示电路是一款高线性度、低噪声、宽带宽振荡检测解决计划。该计划适用于要求具有宽动态规模（±70 g、±250 g 或±500 g）以及平整频率呼应（从直流到22 kHz）的运用。
该电路供给合适进行轴承剖析、引擎监控以及振荡检测的低功耗解决计划。
享有ADI专利的第五代iMEMs®工艺让 ADXL001加快度计具有从±70 g扩展至±500 g的扩展动态规模，且带宽为22 kHz。
AD8606是一款精细、低噪声、双通道运算放大器，用于创立模仿双二阶滤波器，可使加快度计的输出频率呼应较为平缓。
ADXL001输出电压经低功耗、单通道12位SAR ADC AD7476 转化为数字字。
图1. 单轴振荡剖析体系（原理示意图：未显现去耦和一切衔接）
电路描绘
加快度计输出特性
ADXL001经测验的额定电源电压为3.3 V和5 V。尽管该器材可选用3 V至6 V规模内的恣意电源电压作业，但选用5 V电源可取得最优全体功能。
输出电压灵敏度与电源电压成份额。选用3.3 V电源时，标称输出灵敏度为16 mV/g。选用5 V电源时，灵敏度为24.2 mV/g。
0 g输出电平亦为份额电平，标称值为 VDD/2。
只需1 MHz内部时钟频率上不存在噪声，ADXL001就只需求一个0.1μF去耦电容。假如需求，能够包括较大的大容量电容（1μF至10μF）或氧化铁磁珠
加快度计物理操作
ADXL001选用绝缘硅片（SOI） MEMS技能制作，具有机械耦合但电气阻隔的差分检测单元。图2显现其间一个差分传感器单元模块的简化图。每个传感器模块均集成数个差分电容单元。每一单元都以器材层上的固定板以及传感器结构上的活动板组成。传感器结构移位将改变差分电容。片内电路丈量电容改变，并将其转化为输出电压。
图2. 传感器加快时的简化企图
SOI器材层的传感器经过微加工处理。沟道阻隔用于对差分检测元件进行电气阻隔但机械耦合处理。单晶硅绷簧悬挂于晶圆处理结构之上，供给加快度的力气阻力。
ADXL001 是一款x轴加快度和振荡检测器材，向引脚8符号处振荡时，发生趋正输出电压，如图3所示。
图3. ADXL001 XOUT 电压随正X轴方向的加快度添加而添加
与ADC接口
如需数字化加快度信息，加快度计输出电压规模有必要坐落ADC 输入电压规模内。AD7476输入电压规模为0 V至VDD （5 V）。 ADXL001输出电压规模为0.2 V至VS − 0.2 V （4.8 V）。任何加快度计测得的加快度将依据该信息进行数字化，无需额定的放大器或缓冲器。
因为AD7476的 VDD 电源用作ADC基准电压源，因而无需运用外部基准电压源。此外，整个电路与电源成份额，因为同一个VDD 还用来驱动ADXL001。
频率呼应
加快度计的频率呼应是体系中最重要的特性，显现在图4 中。当信号频率超越2 kHz至3 kHz左右时，加快度计中的增益会添加。波束为谐振频率时（22 kHz），器材的输出电压大致存在7 dB （&TImes;2.24）峰化。该峰化对加快度计的输出电压具有极大的影响。
图4. ADXL001频率呼应
10 kHz时，考虑运用20 g加快度。假定0 g输出电压为2.5 V，且灵敏度为24.2 mV/g，则估计输出电压为：
2.5 V + （0.0242 &TImes; 20） = 2.984 V
可是，该电压会随同约2 dB的峰化而添加，使实践输出电压为：
2 dB = 20 log10 （VOUT /2.984 V）
VOUT = 3.757 V
估计输出电压和实践输出电压之差会发生巨大差错：
差错 = 3.757 V – 2.984 V = 0.773 V
校对此差错以保证精度很重要，而且专门规划了模仿双二阶滤波器对该差错进行校对。完成该滤波器的概况在下文 “滤波器规划”部分予以评论。
加快度计规模缩小
有必要留意，跟着加快度计的频率呼应呈现峰化，器材的可用加快度规模随之缩小。20 kHz时，考虑运用70 g加快度。估计输出电压为：
2.5 V + （24.2mV/g &TImes; 70 g） = 4.194 V
具有~7dB峰化效应：
7 dB = 20 log10 （VUT /4.194V）
VOUT = 9.389 V
因为ADXL001供电轨为5 V，输出将限制为大约+0.2 V和+4.8 V。因而，可丈量的最大g值将取决于振荡频率。
有必要答应±0.5 V的额定裕量，因为0 g失调电压会有所改变。振荡频率低于2 kHz左右时，0 g失调振荡将最大可用输出电压规模限制为±1.8 V，即相当于大约±70 g。
跟着振荡频率从大约2 kHz添加至22 kHz，输出到达饱满之前答应的最大g值以7 dB （&TImes;2.24）步进逐渐下降至±31 g。只需最大g值低于±31 g，在22 kHz规模内滤波器便具有平整的频率呼应，而无饱满或信息丢掉。
滤波器规划
为了补偿加快度计频率呼应的增益峰化，运用了一个模仿双四通道陷波滤波器。品质因数（Q = 2.5）以及波束的谐振频率（22 kHz）均可在ADXL001数据手册的标准表中找到。
经过创立22 kHz时峰值约为−7 dB的陷波滤波器，加快度计的频率呼应可变得较为平整，使得更高频率下的振荡丈量更为简略。图5显现滤波器、加快度计和整个信号链的频率呼应。运用正弦波作为 EVAL-CN0303-SDPZ板的输入，仿真加快度计输出，并获取数据。
图5. ADXL001 频率呼应、滤波器频率呼应和体系频率呼应
陷波滤波器的规划参阅《无源和有源网络剖析与频率组成》中的示例电路，并对其进行了修正。该书作者为Aram Budak，出书于1991年10月（ISBN-13：该补偿器的传递函数为前文得出的传递函数之反函数。 Multisim™ 电路规划套件 用于仿真并验证陷波滤波器的传递函数。滤波器参数指定为Q = 2.5，中心频率 = 22 kHz，陷波深度 = 7 dB。
测验成果
履行两个根本测验，验证体系功能。首要，运用信号发生器驱动稳定起伏的可变频率正弦波，输入滤波器。假定模仿滤波器的频率呼应如图5所示，丈量输入和输出电压，绘出20log10（VOUT/VIN） 图形。
其次，验证整个信号链的频率呼应，保证规划的功能。为了愈加准确地验证体系频率呼应，运用信号发生器仿真 ADXL001的输出。
出于测验意图，仿真5 g加快度信号，并在50 kHz频率规模内将其驱动至滤波器。若ADXL001在灵敏轴上接受±5 g正弦加快度，则将会输出相应的沟通电压：
±5 g × 0.0242V/g = ±0.121 V
该电压于0 g输出条件下置中，即2.5 V。
信号发生器将该电压驱动至滤波器。运用示波器丈量滤波器的峰值输出电压。该电压将转化为g值（g除以灵敏度），并与初始输入加快度进行比较。绘出 20log10 （VOUT/VIN） 图形，即体系的频率呼应图。
针对加快度计频率呼应中的峰化，调理信号发生器的输出电压非常重要。关于10 kHz频率，信号发生器的输出电压有必要添加约1.8 dB，以便准确表明加快度计在5 g加快度情况下的输出电压。
图5显现移除加快度计频率呼应中较大峰值后的成果。−3 dB 带宽约为23 kHz。因为加快度计频率呼应的峰值与滤波器呼应中陷波的细小对准差错，在形成滚降前，可在通带中即时发现少数纹波。
选用Wavetek的81系列脉冲/函数发生器发生2 kHz正弦波，并直接与滤波器输入相连。图6为CN0303评价软件显现 AD7476 ADC数据转化并对数据绘图的屏幕截图。采样速率为1 MSPS。
图6. CN0303评价软件以1 MSPS采样速率数字化2 kHz正弦波的屏幕截图
PCB布局考虑
在任何重视精度的电路中，有必要细心考虑电路板上的电源和接地回路布局。PCB应尽或许阻隔数字部分和模仿部分。本体系的PCB选用4层板堆叠而成，具有较大面积的接地层和电源层多边形。有关布局和接地的具体论说，请拜见 MT-031攻略；有关去耦技能的信息，请拜见 MT-101 攻略。
EVAL-ADXL001-70Z板经过柔性扁平电缆衔接 EVAL-CN0303-SDPZ电路板。这样可让用户将EVAL-CN0303-SDPZ 与或许导致电路板损坏的任何振荡相阻隔（由机械应力形成），一起答应用户将ADXL001直接放置在振荡源。
ADXL001的电源选用0.1μF电容去耦，以便有用按捺噪声，削减纹波。%&&&&&%应尽或许接近该器材放置。
电源走线应尽或许宽，以供给低阻抗途径，并减小电源线路上的毛刺效应。时钟和其它快速开关的数字信号经过数字地将其与电路板上的其它器材屏蔽开。
有关本电路笔记的完好规划支撑包， 请参阅 www.analog.com/CN0303-DesignSupport。
图7. EVAL-CN0303-SDPZ相片
常见改变
如需取得更为杂乱的振荡检测解决计划，可运用双轴 （ ADXL2xx系列） 或三轴（ ADXL3xx系列） 加快度计替代 ADXL001。经过在第二或第三个空间维度丈量加快度，用户可编写自定义软件，完成更为准确杂乱的振荡检测体系。
