ADXRS649快速启动、具有振动抑制特性的±20,000°/s偏航角速度陀螺仪技术手册

概述
ADXRS64x系列低噪声、具有振动抑制特性的偏航角速度陀螺仪可直接取代现有设计中的ADXRS62x系列，实现性能升级。
数据表：*附件：ADXRS649快速启动、具有振动抑制特性的±20,000°s偏航角速度陀螺仪技术手.pdf

ADXRS649与ADXRS62x系列引脚兼容、封装兼容，提供测量范围达±20,000°/sec的最高旋转速率检测，3毫秒（ms）快速启动时间可实现迅捷的周期供电。增加一个外部电阻，测量范围可扩大至±50,000°/sec。它非常适合需要极宽测量范围的应用。

ADXRS649是一款功能完备、成本低廉的角速率传感器（陀螺仪），采用ADI公司已取得专利的大规模BiMOS表面微加工工艺制造，单芯片上实现了完整的陀螺仪。ADXRS649采用先进的差分四传感器设计，可抑制线性加速度的影响，能够在恶劣的冲击和振动环境中执行速率检测。

输出信号RATEOUT (B1, A2)是电压值，与围绕封装上表面法线轴转动的角速率成比例。输出与所提供的基准电源成比率。使用一个外部电容设置带宽。通过增加一个外部电阻，可将测量范围扩大至±50,000°/s。

该器件耗电量低(3.5 mA)，非常省电。启动时间超快(3 ms)，陀螺仪可快速完成周期供电。以10 SPS（每秒采样数）的速率工作时，一对CR2032纽扣电池可以使ADXRS649持续工作三个月。

该器件提供温度输出，用于补偿技术。两路数字自测输入通过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工作。ADXRS649提供7 mm × 7 mm × 3 mm CBGA芯片级封装。

应用

• 运动设备
• 工业应用
• 形状稳定
• 高速转速测定

特性

• 可在宽频率范围内提供高振动抑制特性
• 超快启动时间：3 ms
• 测量范围可扩大至±50,000°/s
• 抗冲击能力：10,000 g
• 输出与基准电源成比率
• 5 V单电源供电
• Z轴（偏航角速度）响应
• 工作温度范围：−40°C至+105°C
• 根据数字命令执行自测
• 超小尺寸、重量轻（<0.15 cc、<0.5克）
• 温度传感器输出
• 符合RoHS标准

框图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

ADXRS649基于谐振陀螺仪原理工作。图18展示了四个多晶硅传感结构中其中一个的简化示意图。每个传感结构都包含一个抖动框架，该框架通过静电驱动至谐振状态，产生必要的速度分量，以便在受到角速率作用时生成科里奥利力。ADXRS649旨在感测x轴（偏航）角速率。

当传感结构受到角速率作用时，产生的科里奥利力会耦合到外部传感框架，该框架包含置于固定拾取指状结构之间的可移动指状结构，从而形成一个电容式拾取结构来感测科里奥利运动。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。四重对称设计可抑制线性和角加速度，包括外部重力加速度，这是通过将四个传感结构机械耦合实现的，使得外部重力加速度以共模信号的形式出现，而这些共模信号可通过ADXRS649中采用的全差分架构予以消除。

静电谐振器工作需要13V至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。如果有外部13V至15V电源可用，CP1至CP4上的两个电容可被省略，并且该电源可以连接到CP5（引脚D6、引脚D7）。在ADXRS649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ADXRS649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ADXRS649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（B1、A2）和SUMJ引脚（C1、C2）之间应用的任何外部电阻R_{EXT} 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。推荐使用由一个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。