ADXRS453高性能数字输出陀螺仪技术手册
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概述
ADXRS453是面向工业、仪表仪器和高振动环境中稳定应用的角速率传感器（陀螺仪）。ADXRS453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提供高精度速率检测。
ADXRS453采用内部连续自测架构。机电系统的完整性通过以下方法来检查：对检测结构施加一个高频静电力，以便产生一个速率信号，将该速率信号与基带速率数据区分开来，并进行内部分析。
ADXRS453可检测高达±300°/s的角速率。角速率数据以16位字的形式提供，属于32位SPI消息的一部分。
ADXRS453提供16引脚空腔塑封SOIC (SOIC_CAV)和SMT兼容垂直贴装(LCC_V)两种封装，能够在3.3 V至5 V的宽电压范围内工作。
数据表：*附件：ADXRS453高性能数字输出陀螺仪技术手册.pdf
应用
- 高振动环境中的旋转检测
- 工业和仪表仪器应用的旋转检测
- 高性能平台稳定
特性
- 在单芯片上实现完整的角速度陀螺仪
- ±300°/s角速率检测
- 超高抗振性： 0.01°/sec/g
- 出色的零点偏置稳定性：16°/小时
- 内部温度补偿
- 抗冲击能力：2000 g
- 16位数据字SPI数字输出
- 低噪声和低功耗
- 工作温度范围：3.3 V至5 V
- 工作温度范围：-40°C至+ 105°C
- 超小、轻便、RoHS兼容
- 两种封装选择：
-- 低成本SOIC_CAV封装可提供偏航角速度（Z轴）响应
-- 创新型陶瓷垂直贴装封装(LCC_V)，适合于俯仰、滚动、偏航响应
框图
引脚配置描述
典型性能特征``
工作原理
ADXRS453基于谐振陀螺仪原理工作。图17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。ADXRS453旨在感测z轴（偏航）角速率；在SOIC_CAV封装中，LCC_V垂直安装封装可使器件定向，以便在同一块印刷电路板（PCB）上也能感测俯仰或滚动角速率。
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和振动，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ADXRS453中采用的全差分架构予以消除。
谐振器工作通常需要22.5V电压。由于大多数应用通常仅提供5V电压，所以内置了一个开关稳压器。
连续自测试
ADXRS453陀螺仪采用完整的机电自测试。向陀螺仪框架施加一个静电力，导致电容指状结构发生偏转。这种偏转与作为外部速率输入时发生的偏转完全等效。来自梁结构的输出通过整个信号链进行处理，提供电和机械组件的真实速率输出信号，从而实现全面覆盖。
在器件的输出带宽之上，机电自测试会连续进行。自测试程序会生成等效的正和负速率检测。此信息随后会经过滤波，从而不会对解调后的速率输出产生总体影响。
正和负自测试偏转之间的差异幅度会以f_o/8000（约1.95Hz）进行滤波，并持续监测，与硬编码的自测试限制（见表1）进行比较。如果测量幅度超出这些限制，根据自测试错误的幅度，会触发两种错误情况之一：
- 对于较不严重的自测试错误幅度，故障寄存器的CST位会被置位；不过，传感器数据响应中的状态位（ST[1:0]）会保持为01，表示传感器数据有效。
- 对于更严重的自测试错误，故障寄存器的CST位会被置位，并且传感器数据响应中的状态位（ST[1:0]）会被设置为00，表示传感器数据无效。
表1列出了这两种故障情况的阈值。如果需要，用户可以通过发出读取命令（地址为0x04）来访问自测试信息。有关错误报告的更多信息，请参见SPI通信协议部分。
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