关键字：倾斜传感器 ADIS16209 功耗
分析示例
本示例通过评估一个完全集成的 MEMS 倾斜传感器来确定影响精度和测量时间的参数，从而明确功率与性能的重要关系。以下四个步骤对此过程提供了简单的指引：
了解传感器的工作原理。
通过产品文档获取相关信息。
评估未明确规定的重要参数。
推算出功率与性能的关系。
1. 了解工作原理
示例的倾斜传感器系统与图1中的通用系统非常相似。MEMS加速度计包括传感器元件和接口电路。加速度计信号通过一个单极点低通滤波器，该滤波器将信号带宽限制在50Hz。模数转换器以200 SPS的采样率运行，并将其输出送入数字处理级。数字处理功能包括一个均值滤波器、温度驱动器校正公式、将静态加速度计读数转变成倾斜角的数学函数、用户接口寄存器和一个串行接口。
假设偏置误差为零，当加速度计的测量轴与重力方向垂直时，其输出将为零。其测量轴与重力方向平行时，将产生+1 g或–1 g的输出，极性取决于方向。静态加速度计测量与倾斜角之间的关系是一个简单的正弦或正切函数，如图3所示。这里的分析重点考虑水平模式（正弦）。

2. 通过产品文献获取相关信息
表 1 列出了影响高级传感器系统周期供电的参数。这些参数一部分可从产品数据手册获得，而其他参数需要针对终端系统性能目标进行分析。PON和T1是数据手册提供的参数。其余参数可用于估计T2和T3。关闭模式功率得自线性调节器的关断电流。
表 1. 传感器系统技术指标
参数值
电源电压+3.3 V
功率，正常工作46.2 mW (PON)
功率，关闭模式3.3 µW (POFF)
功率，休眠模式1.2 mW (POFFS)
上电时间190 ms (T1)
休眠模式恢复时间2.5 ms (T1S)
加速度计范围±1.7 g
倾斜角范围±30°
低通滤波器–3 dB，50 Hz，单极点
采样速率200 SPS
数字滤波器移动平均，256，最大值

3. 利用经验假设来量化其余影响因素
建立时间影响一个传感器系统能够支持的精度和测量速率。许多不同的因素都会影响建立时间，但这里重点分析电的因素。估计建立时间需要性能目标、部分重要假设和一个用于分析传感器对供电响应的模型。第一项重要假设是滤波器在初始启动周期（上电时间）之后建立。虽然这两个周期可以同时进行，但以连续发生的方式着手分析是更为保守的方法。图 4 提供分析传感器对供电响应的简化模型。

供电后，加速度计传感器的输出 a(t)呈现阶跃响应。因为传感器采用单电源供电，其输出很可能会从零开始，并迅速转变至确定其方位的电平。为简明起见，假定零输出与最低有效加速度水平相对应。这种情况下，我们采用–2 g加速度，以便在最小额定值–1.7 g的基础上提供一些裕量。同时，最大倾斜范围为+30°，相当于+0.5 g。将这两个间隔结合，加速度计信号在启动时可进行的最大转换为+2.5 g。单极点、低通滤波器的阶跃响应 b(t)可通过以下公式获得：

包括数字滤波器的模型需要离散形式的 b(t)，以及一个总和模型来仿真滤波器。