SCA100T-D01内置温度传感器,可以通过其自带的SPI数字接口读取温度值,并在处理器中进行相应的温度补偿。这是保证系统精度的又一方法。

1.2 阻抗匹配及放大

SCA100T-D01输出阻抗为10 kΩ,为保证MEMS倾角传感器SCA100T-D01输出的信号有效地传递,即要求衰减最小,设计中采用了具有高输入阻抗的场效应管型运放TL081设计了阻抗匹配电路,采用同相输入,以提高输入阻抗。

信号放大电路采用ICL7653斩波稳零运算放大器来 完成,如图2所示。ICL7653具有极低的失调电压和偏置电流,具有较高的工作稳定性和优良的高精度放大功能。ICL7653斩波稳零使用内部时钟时, 在CA、CB与CR端之间加上0.1 μF的低泄放、高稳定性的聚酯或聚丙烯电容。同时在双电源接入端进行滤波和去耦处理。

采用MEMS倾角传感器实现倾角测量系统的软硬件设计

1.3 差分转换及驱动

如图3所示,差分转换电路以AD8138AR为核心,将单端信号转换差分信号,既可以提高共 模抑制比,有效减小共模信号影响,又可以驱动SOC内部的24位差分Sigma-Delta模/数转换器。AD8138AR具有较宽的模拟带宽(320 MHz,-3 dB。增益为1时),而且AD8138AR为表面封装器件,器件体积小,使得ADC与信号输入点的距离可以很近,大大减少了外界噪声的影响。

采用MEMS倾角传感器实现倾角测量系统的软硬件设计

1.4 SOC微控制器资源分配

本设计选用Silicon Labs公司的C8051F350作为处理核心。C8051F350是真正能独立工作的片上系统(SOC),它自带8K字节Flash存储器,可在系统编 程;集成了1个全差分24位Siva-Delta模/数转换器(ADC),该ADC具有在片校准功能,2个独立的数字抽取滤波器可被编程到1 kHz的采样率;具有2路UART和1路SPI接口。与其他类型的微控制器实现相同功能需要多个芯片的组合才能完成相比,C8051F350不仅减少了系 统成本和系统体积,而且大大提高了系统的可靠性。