ADXRS645高温防振±2000°/秒陀螺仪技术手册

概述
ADXRS645 是一款高性能角速率传感器，具有出色的防振性能，适用于高温环境。ADXRS645 利用 ADI 公司的大规模 BiMOS 表面微加工专利工艺制造而成，具有久经验证的现场可靠性。高级差分四传感器设计提供出色的加速和振动抑制性能。

输出信号 RATEOUT 是电压值，与绕封装盖垂直轴旋转的角速率成正比。测量范围至少为 ±2000°/秒，在添加单个外部电阻器的情况下，可扩展到 ±5000°/秒。输出与提供的基准电压源成比率。正常运行时需要其他外部电容器。

提供温度输出，用于补偿技术。两个数字自检输入以机电方式激励传感器，以测试传感器和信号调理电路是否正常运行。ADXRS645 采用 8 mm × 9 mm × 3 mm 15 引脚钎焊引脚三列直插式封装。
数据表：*附件：ADXRS645高温防振±2000° 秒陀螺仪技术手册.pdf

应用

• 用于地质勘探的井下测量
• 极高温工业应用
• 恶劣机械环境

特性

• 创新型陶瓷垂直安装封装可针对俯仰率或滚转率响应来调整方向
• 宽温度范围：−40°C 至 +175°C
• 长使用寿命：在 TA = 175°C 的温度下保证 1000 小时
• 在宽频率范围内具有高防振性能
• 10,000 g 动力冲击生存能力
• 与基准电压源成比率
• 5 V 单电源供电
• 收到数字命令时自检
• 温度传感器输出

框图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

ADXRS645基于谐振陀螺仪原理工作。两个多晶硅传感结构中，每个都包含一个通过静电驱动至谐振状态的抖动框架，产生角速率测量所需的速度分量，以生成科里奥利力。在每个框架的两个外端，正交于抖动运动的可移动指状结构置于固定拾取指状结构之间，形成一个电容式拾取结构，用于感测科里奥利运动。产生的信号会传输至一系列增益和解调级，以产生电角速率输出。双传感器设计可抑制外部重力加速度和振动。带有信号调理电路的封装能在噪声环境中保持信号完整性。

静电谐振器工作需要15V电压。由于大多数应用通常仅提供5V电压，所以内置了一个电荷泵。如果有17V至22V的外部电源可用，CP1至CP4上的两个电容可被省略，并且该电源可通过一个1kΩ串联电阻连接到CP5（引脚A2）。在ADXRS645通电时，请勿将CP5接地。在某些情况下，电荷泵可能无法启动，但在不断开ADXRS645电源的情况下移除接地后，它可能会启动。

设置带宽

外部电容C_{OUT} 与片上电阻R_{OUT} 配合使用，构成一个低通滤波器，用于限制ADXRS645速率响应的带宽。由R_{OUT} 和C_{OUT} 设置的 - 3dB频率为：

该频率可精确控制，因为R_{OUT} 在制造过程中已被修整为180 kΩ ± 1% 。在RATEOUT（引脚D2）和SUMJN（引脚E2）之间应用的任何外部电阻R_{ADJ} 会导致

通常，除了低通滤波器之外，还会添加一个额外的滤波器（无论是硬件还是软件），以衰减来自解调的18kHz谐振频率处的噪声尖峰。一个3.3kΩ 串联电阻和22nF 并联电容（2.2kHz极点）组成的RC输出滤波器已得到验证。

温度输出与校准

在整个温度范围内对陀螺仪进行校准以提高测量精度是很常见的做法。ADXRS645具有与温度成比例的电压输出，为校准方法提供输入，传感结构的温度输出如图21所示。

TEMP（引脚C3）处的电压在25°C时标称值为2.4V，V_{RATIO} = 5V 。温度系数约为 - 9mV/°C 。在适度的环境温度下，TEMP输出可轻松重新缩放，且噪声可忽略不计。

电源比率性

ADXRS645的RATEOUT、ST1、ST2和TEMP信号与V_{RATIO} 电压成比率关系，即零位电压、速率灵敏度和温度输出都与V_{RATIO} 成比例。因此，在大多数应用中，最好使用电源比率性模数转换器（ADC），这样可以在很大程度上消除由于小的电源变化导致的误差，通常这些误差可以忽略不计。不过，为确保满量程范围，V_{RATIO} 不得高于V_{CC} 。

量程扩展

ADXRS645的量程系数可通过在RATEOUT和SUMJN引脚之间添加一个120kΩ 电阻来降低，最大可达±5000°/s 。如果在RATEOUT和SUMJN引脚之间添加一个外部电阻，输出将与C_{OUT} 成比例增加（保持带宽不变）。如果添加一个180kΩ 电阻，C_{OUT} 需加倍。

自测试功能

ADXRS645包含自测试功能，以与角速率作用相同的方式激活每个传感结构及相关电路。通过向ST1（引脚A3）、ST2（引脚B3）或两者施加标准逻辑高电平来激活。ST1使RATEOUT处的电压变化约 - 1.3V，ST2使电压变化约 + 1.3V 。自测试响应遵循封装大气中的粘度温度依赖性，约为0.25% 。

同时激活ST1和ST2（同时激活但不损害ST1和ST2）会导致一个小的视在零偏置偏移，其程度与自测试失配成比例。

通过向ST1引脚和ST2引脚施加等于V_{RATIO} 的电压来激活ST1和ST2。施加到ST1和ST2的电压必须始终大于V_{CC} 。

连续自测试

ADXRS645的片上集成特性使其比其他大批量制造方法具有更高的可靠性。此外，它采用成熟的BiMOS工艺，具有经证实的可靠性。作为额外的故障检测措施，可进行自测试。不过，某些应用可能需要在感测角速率的同时进行连续自测试。