超低功耗MEMS加速度計如何實現造福人類生活的應用

判斷一個器件是否真的是低功耗，一定還要看它的休眠電流是否足夠低，休眠電流表示器件本身的設計是否能夠滿足漏電流足夠小。而ADXL362的漏電流僅為10nA，到目前為止，還沒有任何一個產品，包括ADI自己的產品也不能做到這么低的休眠電流。

輸出數據速率最高可達400Hz，采用2V的電源，在運動激活喚醒模式下，其功耗僅為300nA,采用2.5V電源時，競爭器件可使100Hz時的功耗降到了10μA(8bit分辨率)到20μA之間，使400Hz時的功耗降到了35μA(8bit分辨率)至80μA之間，而ADI把這兩種情況下的功耗分別降到了2μA和4μA(12bit分辨率)，如下圖2所示。

圖2. ADXL362與競爭器件的功耗指標比較圖

競爭器件在不進行測量時，即使在待機模式下，其功耗一般也有500nA，這比ADXL362在喚醒模式下以6Hz的有效速率檢測運動時的功耗要高60%。

更可實現系統級省電!

ADXL362器件不但擁有出色的功耗表現，同時還具備多種其他關鍵特性，可輕松實現系統級功效，ADXL362可以作為智能、連續運行運動開關的一部分，該器件有一個喚醒狀態引腳，可以自動觸發一個開關，該開關將打開系統功能，完全繞過處理器。

圖3. 傳統的MEMS加速度計解決方案

圖3所示為傳統的MEMS加速度計方案，當有運動時，系統將正常工作，沒有運動時，加速度計將給處理器發出非運動信號，處理器將使整個系統(包括它自己)進入待機狀態，待機電流仍然由系統消耗，在一個擁有多個元件的系統中，這點電流會變得很重要。

相反，ADXL362可以在處理器不干擾的情況下，自動驅動一個開關，控制是否向系統供電。圖4所示為采用ADXL362的低功耗加速度計解決方案。

圖4. 采用ADXL362的低功耗MEMS加速度計解決方案

當有運動時，系統將正常工作，當沒有運動時，系統絕對不消耗電流。ADXL362集成了一種增強型活動檢測功能，可以區分各種不同的運動，此功能可用來防止系統在不必要時打開，簡單而言，當系統應該關閉時，系統就是關閉的。

ADXL362 MEMS加速度計還嵌入了一個內部FIFO存儲器模塊，使系統設計人員可記錄數據并輸出長數據流，從而降低處理器負載并節省額外系統功率。ADXL362有最深的FIFO深度。它的好處在于，當CPU休眠的時候，功耗很低，但器件喚醒它需要時間，而在喚醒的過程中，系統也想知道這時候的加速度計發生了什么，具體的物體運動狀態發生了什么變化，但CPU喚醒需要時間，而這個時候如果數據丟了該怎么辦?

ADXL362可以解決這樣的問題，因為深FIFO可以存儲大量的數據，可以給系統的CPU足夠的喚醒時間。而且同時保證所有的數據采集都是實時的，不會有數據點的丟失。

實驗室電路：超低功耗獨立運動開關的實現方法

ADI公司的實驗室電路由ADI工程師設計構建，每個電路的設計和構建都嚴格遵循標準工程規范，電路的功能和性能都在實驗室環境中以室溫條件進行了測試和驗證。這些實驗室電路解決了多種常見的模擬、RF/IF和混合信號設計挑戰并配有完備的文檔，易于學習、理解和集成。

ADI已開發出基于ADXL362和ADP195高端電源開關的超低功耗運動檢測開關實驗室電路 (CN0274)以及相應的評估板和軟件，其電路描述、評估與測試結果以及PCB布局布線考量等詳見：www.analog.com/zh/circuits-from-the-lab/CN0274/vc.html。

ADXL362的特性不再贅述。采用反向電流阻擋的邏輯控制型高端電源開關 ADP195采用1.1 V至3.6 V電源供電，可防止電流反向從輸出端流向輸入端。該負載開關可提供電源域隔離，有助于擴大電源域隔離范圍。它內置一個低導通電阻P溝道MOSFET，支持1.1A以上的連續負載電流，功率損耗極小。這兩種器件配套使用可提供業界領先的控制電源到負載的超低功耗獨立運動開關解決方案。

圖5：超低功耗獨立運動開關的簡化電氣原理圖