與ADC接口

　　如需數字化加速度信息，加速度計輸出電壓范圍必須位于ADC 輸入電壓范圍內。AD7476輸入電壓范圍為0 V至VDD （5 V）。 ADXL001輸出電壓范圍為0.2 V至VS ? 0.2 V （4.8 V）。任何加速度計測得的加速度將根據該信息進行數字化，無需額外的放大器或緩沖器。

　　由于AD7476的 VDD 電源用作ADC基準電壓源，因此無需使用外部基準電壓源。此外，整個電路與電源成比例，因為同一個VDD 還用來驅動ADXL001。

　　頻率響應

　　加速度計的頻率響應是系統中最重要的特性，顯示在圖4 中。當信號頻率超過2 kHz至3 kHz左右時，加速度計中的增益會增加。波束為諧振頻率時（22 kHz），器件的輸出電壓大致存在7 dB （×2.24）峰化。該峰化對加速度計的輸出電壓具有極大的影響。

　　圖4. ADXL001頻率響應

　　10 kHz時，考慮使用20 g加速度。假定0 g輸出電壓為2.5 V，且靈敏度為24.2 mV/g，則預計輸出電壓為：

　　2.5 V + （0.0242 × 20） = 2.984 V

　　但是，該電壓會伴隨約2 dB的峰化而增加，使實際輸出電壓為：

　　2 dB = 20 log10 （VOUT /2.984 V）

　　VOUT = 3.757 V

　　預計輸出電壓和實際輸出電壓之差會產生巨大誤差：

　　誤差 = 3.757 V – 2.984 V = 0.773 V

　　校正此誤差以保證精度很重要，并且專門設計了模擬雙二階濾波器對該誤差進行校正。實現該濾波器的詳情在下文 “濾波器設計”部分予以討論。

　　加速度計范圍縮小

　　必須注意，隨著加速度計的頻率響應出現峰化，器件的可用加速度范圍隨之縮小。20 kHz時，考慮使用70 g加速度。預計輸出電壓為：

　　2.5 V + （24.2mV/g × 70 g） = 4.194 V

　　具有~7dB峰化效應：

　　7 dB = 20 log10 （VUT /4.194V）

　　VOUT = 9.389 V

　　由于ADXL001供電軌為5 V，輸出將限制為大約+0.2 V和+4.8 V。因此，可測量的最大g值將取決于振動頻率。

　　必須允許±0.5 V的額外裕量，因為0 g失調電壓會有所變化。振動頻率低于2 kHz左右時，0 g失調振動將最大可用輸出電壓范圍限制為±1.8 V，即相當于大約±70 g。

　　隨著振動頻率從大約2 kHz增加至22 kHz，輸出達到飽和之前允許的最大g值以7 dB （×2.24）步進逐步下降至±31 g。只要最大g值低于±31 g，在22 kHz范圍內濾波器便具有平坦的頻率響應，而無飽和或信息丟失。

　　濾波器設計

　　為了補償加速度計頻率響應的增益峰化，使用了一個模擬雙四通道陷波濾波器。品質因數（Q = 2.5）以及波束的諧振頻率（22 kHz）均可在ADXL001數據手冊的規格表中找到。

　　通過創建22 kHz時峰值約為?7 dB的陷波濾波器，加速度計的頻率響應可變得較為平坦，使得更高頻率下的振動測量更為簡單。圖5顯示濾波器、加速度計和整個信號鏈的頻率響應。使用正弦波作為 EVAL-CN0303-SDPZ板的輸入，仿真加速度計輸出，并獲取數據。

　　圖5. ADXL001 頻率響應、濾波器頻率響應和系統頻率響應

　　陷波濾波器的設計參考《無源和有源網絡分析與頻率合成》中的示例電路，并對其進行了修改。該書作者為Aram Budak，出版于1991年10月（ISBN-13：該補償器的傳遞函數為前文得出的傳遞函數之反函數。 Multisim? 電路設計套件 用于仿真并驗證陷波濾波器的傳遞函數。濾波器參數指定為Q = 2.5，中心頻率 = 22 kHz，陷波深度 = 7 dB。