概述
ADXRS645 是一款高性能角速率傳感器，具有出色的防振性能，適用于高溫環(huán)境。ADXRS645 利用 ADI 公司的大規(guī)模 BiMOS 表面微加工專利工藝制造而成，具有久經(jīng)驗(yàn)證的現(xiàn)場可靠性。高級差分四傳感器設(shè)計(jì)提供出色的加速和振動抑制性能。

輸出信號 RATEOUT 是電壓值，與繞封裝蓋垂直軸旋轉(zhuǎn)的角速率成正比。測量范圍至少為 ±2000°/秒，在添加單個(gè)外部電阻器的情況下，可擴(kuò)展到 ±5000°/秒。輸出與提供的基準(zhǔn)電壓源成比率。正常運(yùn)行時(shí)需要其他外部電容器。

提供溫度輸出，用于補(bǔ)償技術(shù)。兩個(gè)數(shù)字自檢輸入以機(jī)電方式激勵(lì)傳感器，以測試傳感器和信號調(diào)理電路是否正常運(yùn)行。ADXRS645 采用 8 mm × 9 mm × 3 mm 15 引腳釬焊引腳三列直插式封裝。
數(shù)據(jù)表：*附件：ADXRS645高溫防振±2000° 秒陀螺儀技術(shù)手冊.pdf

應(yīng)用

• 用于地質(zhì)勘探的井下測量
• 極高溫工業(yè)應(yīng)用
• 惡劣機(jī)械環(huán)境

特性

• 創(chuàng)新型陶瓷垂直安裝封裝可針對俯仰率或滾轉(zhuǎn)率響應(yīng)來調(diào)整方向
• 寬溫度范圍：?40°C 至 +175°C
• 長使用壽命：在 TA = 175°C 的溫度下保證 1000 小時(shí)
• 在寬頻率范圍內(nèi)具有高防振性能
• 10,000 g 動力沖擊生存能力
• 與基準(zhǔn)電壓源成比率
• 5 V 單電源供電
• 收到數(shù)字命令時(shí)自檢
• 溫度傳感器輸出

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

工作原理

ADXRS645基于諧振陀螺儀原理工作。兩個(gè)多晶硅傳感結(jié)構(gòu)中，每個(gè)都包含一個(gè)通過靜電驅(qū)動至諧振狀態(tài)的抖動框架，產(chǎn)生角速率測量所需的速度分量，以生成科里奧利力。在每個(gè)框架的兩個(gè)外端，正交于抖動運(yùn)動的可移動指狀結(jié)構(gòu)置于固定拾取指狀結(jié)構(gòu)之間，形成一個(gè)電容式拾取結(jié)構(gòu)，用于感測科里奧利運(yùn)動。產(chǎn)生的信號會傳輸至一系列增益和解調(diào)級，以產(chǎn)生電角速率輸出。雙傳感器設(shè)計(jì)可抑制外部重力加速度和振動。帶有信號調(diào)理電路的封裝能在噪聲環(huán)境中保持信號完整性。

靜電諧振器工作需要15V電壓。由于大多數(shù)應(yīng)用通常僅提供5V電壓，所以內(nèi)置了一個(gè)電荷泵。如果有17V至22V的外部電源可用，CP1至CP4上的兩個(gè)電容可被省略，并且該電源可通過一個(gè)1kΩ串聯(lián)電阻連接到CP5（引腳A2）。在ADXRS645通電時(shí)，請勿將CP5接地。在某些情況下，電荷泵可能無法啟動，但在不斷開ADXRS645電源的情況下移除接地后，它可能會啟動。

設(shè)置帶寬

外部電容C_{OUT} 與片上電阻R_{OUT} 配合使用，構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，用于限制ADXRS645速率響應(yīng)的帶寬。由R_{OUT} 和C_{OUT} 設(shè)置的 - 3dB頻率為：

該頻率可精確控制，因?yàn)?span id="g91bs3t" class="language-math">R_{OUT} 在制造過程中已被修整為180 kΩ ± 1% 。在RATEOUT（引腳D2）和SUMJN（引腳E2）之間應(yīng)用的任何外部電阻R_{ADJ} 會導(dǎo)致

通常，除了低通濾波器之外，還會添加一個(gè)額外的濾波器（無論是硬件還是軟件），以衰減來自解調(diào)的18kHz諧振頻率處的噪聲尖峰。一個(gè)3.3kΩ 串聯(lián)電阻和22nF 并聯(lián)電容（2.2kHz極點(diǎn)）組成的RC輸出濾波器已得到驗(yàn)證。

溫度輸出與校準(zhǔn)

在整個(gè)溫度范圍內(nèi)對陀螺儀進(jìn)行校準(zhǔn)以提高測量精度是很常見的做法。ADXRS645具有與溫度成比例的電壓輸出，為校準(zhǔn)方法提供輸入，傳感結(jié)構(gòu)的溫度輸出如圖21所示。

TEMP（引腳C3）處的電壓在25°C時(shí)標(biāo)稱值為2.4V，V_{RATIO} = 5V 。溫度系數(shù)約為 - 9mV/°C 。在適度的環(huán)境溫度下，TEMP輸出可輕松重新縮放，且噪聲可忽略不計(jì)。

電源比率性

ADXRS645的RATEOUT、ST1、ST2和TEMP信號與V_{RATIO} 電壓成比率關(guān)系，即零位電壓、速率靈敏度和溫度輸出都與V_{RATIO} 成比例。因此，在大多數(shù)應(yīng)用中，最好使用電源比率性模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），這樣可以在很大程度上消除由于小的電源變化導(dǎo)致的誤差，通常這些誤差可以忽略不計(jì)。不過，為確保滿量程范圍，V_{RATIO} 不得高于V_{CC} 。

量程擴(kuò)展

ADXRS645的量程系數(shù)可通過在RATEOUT和SUMJN引腳之間添加一個(gè)120kΩ 電阻來降低，最大可達(dá)±5000°/s 。如果在RATEOUT和SUMJN引腳之間添加一個(gè)外部電阻，輸出將與C_{OUT} 成比例增加（保持帶寬不變）。如果添加一個(gè)180kΩ 電阻，C_{OUT} 需加倍。

自測試功能

ADXRS645包含自測試功能，以與角速率作用相同的方式激活每個(gè)傳感結(jié)構(gòu)及相關(guān)電路。通過向ST1（引腳A3）、ST2（引腳B3）或兩者施加標(biāo)準(zhǔn)邏輯高電平來激活。ST1使RATEOUT處的電壓變化約 - 1.3V，ST2使電壓變化約 + 1.3V 。自測試響應(yīng)遵循封裝大氣中的粘度溫度依賴性，約為0.25% 。

同時(shí)激活ST1和ST2（同時(shí)激活但不損害ST1和ST2）會導(dǎo)致一個(gè)小的視在零偏置偏移，其程度與自測試失配成比例。

通過向ST1引腳和ST2引腳施加等于V_{RATIO} 的電壓來激活ST1和ST2。施加到ST1和ST2的電壓必須始終大于V_{CC} 。

連續(xù)自測試

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工藝，具有經(jīng)證實(shí)的可靠性。作為額外的故障檢測措施，可進(jìn)行自測試。不過，某些應(yīng)用可能需要在感測角速率的同時(shí)進(jìn)行連續(xù)自測試。