加速传感器工作原理及架构(9 页)Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。加速传感器工作原理及架构 飞思卡尔传感器产品主要分为三大部分：惯性传感器、压力传感器与安全和报警 IC。其中，惯性传感器即为加速传感器，可以用于侦测倾斜、振动及撞击，因此可以用在汽车乘客安全、振动监控、 运动诊断、 防盗装置、 电器平衡、 地震检测、 倾角/倾斜仪及便携式电子设备中。加速传感器可用来侦测 X、Y、Z 轴方向的加速度，以类比电压来表示所侦测的加速度的大小，在 IC内部主要由双芯片构成，即重力感测单元（负责加速度的侦测）与控制 IC 单元（负责信号处理）。双芯片可以分开安置也可以叠放处理。由图 1 可知，X 轴或 Z 轴的重力检测单元将检测到的加速度变化量信号送到电荷积分器做积分运算，而后进行取样、保持及信号放大处理，最后用低通滤波器滤除高频噪音，在温度补偿处理后即可输出加速度信息。此输出之类比电压与侦测的加速度值会维持线性比例的特性，不会受到温度的影响。 为了说明 X 轴向 g 感测单元的感测原理，先来回顾电容的物理特性：电容值的大小与电极板的面积大小成正比，和电极板的间隔距离成反比。g 感测单元即利用电容的原理设计出来的，在图 2 中左上角的小区块可以看到，蓝色的部分代表可移动的电极板，而在蓝色电极板的上方左偏置与下方右偏置板块则是固定的电极板，此时蓝色电极板与左右偏置板形成两个电容，当蓝色电极板因加速度的影响而改变与左右偏置板的间隔，则使得电容值改变进而促使电容电压值的改变，因此可借此特性计算出加速度的大小。Z 轴向垂直 g 感测单元的感测原理与 X 轴向 g 感测单元的感测原理相同，只是架构有所差异。如图 3所示，红色的震动块代表可移动的电极板，而绿色的顶板与蓝色的底板则是固定的极板。当红色的极板因为加速度的影响而改变与上下极板的间隔，则将产生电容值的改变。因此，可借此特性计算出此加速度的大小。图 3 中黑色的部分为弹簧装置，用来缓冲可移动电极板的移动。图 4 为 4 X 轴向 g 单元的 SEM 照片，显示了 g 感测单元的架构，可移动极板在两个固定极板间左右移动，由可移动极板与固定极板组成的指状结构是显而易见的。图 5 显示了 Z 轴向 g 感测单元的架构，左图中，红色的区块为固定极板，而绿色区块则代表可移动中板，可移动中板是在两个固定极板间上下移动。这与 X 轴向 g 单元的指状结...
