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(shù)（Q = 2.5）以及波束的諧振頻率（22 kHz）均可在ADXL001數(shù)據(jù)手冊的規(guī)格表中找到。通過創(chuàng)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(shù)據(jù)。

　　圖5. ADXL001 頻率響應、濾波器頻率響應和系統(tǒng)頻率響應

　　陷波濾波器中的示例電路，并對其進行了修改。該補償器的傳遞函數(shù)為前文得出的傳遞函數(shù)之反函數(shù)。 Multisim? 電路設計套件 用于仿真并驗證陷波濾波器的傳遞函數(shù)。濾波器參數(shù)指定為Q = 2.5，中心頻率 = 22 kHz，陷波深度 = 7 dB。

　　信號發(fā)生器將該電壓驅動至濾波器。使用示波器測量濾波器的峰值輸出電壓。該電壓將轉換為g值（g除以靈敏度），并與初始輸入加速度進行比較。繪出 20log10 （VOUT/VIN） 圖形，即系統(tǒng)的頻率響應圖。針對加速度計頻率響應中的峰化，調節(jié)信號發(fā)生器的輸出電壓非常重要。對于10 kHz頻率，信號發(fā)生器的輸出電壓必須增加約1.8 dB，以便精確表示加速度計在5 g加速度情況下的輸出電壓。圖5顯示移除加速度計頻率響應中較大峰值后的結果。?3 dB 帶寬約為23 kHz。由于加速度計頻率響應的峰值與濾波器響應中陷波的微小對準誤差，在造成滾降前，可在通帶中即時發(fā)現(xiàn)少量紋波。采用Wavetek的81系列脈沖/函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生2 kHz正弦波，并直接與濾波器輸入相連。圖6為CN0303評估軟件顯示 AD7476 ADC數(shù)據(jù)轉換并對數(shù)據(jù)繪圖的屏幕截圖。采樣速率為1 MSPS。

　　PCB布局考慮

　　在任何注重精度的電路中，必須仔細考慮電路板上的電源和接地回路布局。PCB應盡可能隔離數(shù)字部分和模擬部分。本系統(tǒng)的PCB采用4層板堆疊而成，具有較大面積的接地層和電源層多邊形。有關布局和接地的詳細論述，請參見 MT-031指南；有關去耦技術的信息，請參見 MT-101 指南。EVAL-ADXL001-70Z板通過柔性扁平電纜連接 EVAL-CN0303-SDPZ電路板。這樣可讓用戶將EVAL-CN0303-SDPZ 與可能導致電路板損壞的任何振動相隔離（由機械應力造成），同時允許用戶將ADXL001直接放置在振動源。ADXL001的電源采用0.1μF電容去耦，以便有效抑制噪聲，減少紋波。電容應盡可能靠近該器件放置。電源走線應盡可能寬，以提供低阻抗路徑，并減小電源線路上的毛刺效應。時鐘和其它快速開關的數(shù)字信號通過數(shù)字地將其與電路板上的其它器件屏蔽開。

　　圖7. EVAL-CN0303-SDPZ照片

　　將CN0303評估軟件光盤放進PC的光盤驅動器，加載評估軟件。打開我的電腦，找到包含評估軟件光盤的驅動器，打開Readme文件。按照Readme文件中的說明安裝和使用評估軟件。

　　功能框圖

　　圖8顯示測試設置的功能框圖。信號發(fā)生器用于仿真 ADXL001輸出。EVAL-ADXL001-70Z板的5引腳連接頭（P1） 可通過扁平電纜連接EVAL-CN0303-SDPZ板的5引腳連接頭 （J6），測量實際振動。

　　圖8. 測試設置功能框圖

　　設置

　　將EVAL-CN0303-SDPZ電路板上的120引腳連接器（J1）連接到EVAL-SDP-CB1Z （SDP）評估板上的連接器。應使用尼龍五金配件，通過120引腳連接器兩端的孔牢牢固定這兩片板。將EVAL-ADXL001-70Z評估板上的5引腳連接頭（P1）通過扁平電纜連接至EVAL-CN0303-SDPZ電路板上的5引腳連接頭（J6）將+6.0 V電源連接至EVAL-CN0303-SDPZ板上的J5連接器。 SDP板附帶的USB電纜連接到PC上的USB端口。此時請勿將該USB電纜連接到SDP板上的微型USB連接器。