MEMSIC器件是基于單片CMOS集成電路制造工藝而生產(chǎn)出來的一個完整的雙軸加速度測量系統(tǒng)。就像其它加速度傳感器有重力塊一樣，MEMSIC器件是以可移動的熱對流小氣團作為重力塊。器件通過測量由加速度引起的內部溫度的變化來測量加速度。
MEMSIC傳感器中的質量塊是氣體。氣態(tài)的質量塊同傳統(tǒng)的實體質量塊相比具有很大的優(yōu)勢。MEMSIC的器件不存在電容式傳感器所存在的粘連、顆粒等問題，同時能抵抗50000g的沖擊，這使得MEMSIC器件的次品率和故障率很低。通過測量溫度變化來確定加速度的裝置原理將在下面介紹。
一個被放置在硅芯片中央的熱源在一個空腔中產(chǎn)生一個懸浮的熱氣團。同時由鋁和多晶硅組成的熱電耦組被等距離對稱地放置在熱源的四個方向。在未受到加速度或水平放置時，溫度的下降陡度是以熱源為中心完全對稱的，此時所有四個熱電耦組因感應溫度而產(chǎn)生的電壓是相同的。
由于自由對流熱場的傳遞性，任何方向的加速度都會擾亂熱場的輪廓，從而導致其不對稱。此時四個熱電耦組的輸出電壓會出現(xiàn)差異。而這熱電耦組輸出電壓的差異是直接與所感應的加速度成比例的。在加速度傳感器內部有兩條完全相同的加速度信號傳輸路徑：一條是用于測量X軸上所感應的加速度；另一條則用于測量Y軸上所感應的加速度。
1、加速度傳感器量程和輸出
MEMSIC加速度傳感器最大可以測量范圍是±1g到±100g。除了動態(tài)加速度（如震動），MEMSIC器件還可以測靜態(tài)加速度（如重力加速度）。
器件可以提供模擬或數(shù)字的輸出信號。模擬輸出有絕對模式和相對模式兩種，絕對模式的輸出電壓和供電電壓無關，而相對模式的輸出電壓和供電電壓成比例。數(shù)字輸出信號是一種PWM調制后的和加速度大小成正比的占空比信號（高電平占一個周期脈寬的比率）。
分辨率，也就是能測量到的最小加速度變化量，取決于信號噪聲。MEMSIC的典型噪聲水平低于1mg/（Hz）1/2。在低頻條件下，可以測量到低于1mg的信號。
頻率響應，也就是對快速變化的加速度的反應能力，由結構來決定。對器件來說，在-3dB處頻響為30Hz。通過外部擴展，頻響可以擴展到160Hz以上。
2、靈敏度溫度變化的補償
所有熱電耦式加速度傳感器的靈敏度都會隨溫度而變化。這種靈敏度的變化完全由熱傳導的物理特性所決定，制造過程中的個體差異不會影響這種靈敏度的變化，所以這種靈敏度的變化不存在個體之間的不同。
對于游戲應用領域，游戲機或操縱器是在室溫下工作的，故環(huán)境溫度可以認為基本不變，就沒有必要對器件的靈敏度進行補償，可以通過游戲前的校準或通過玩家直覺來彌補。
對于那些可以允許靈敏度有百分之幾變化的應用領域，上述的公式可以用一個線性函數(shù)來近似。用這種近似的方法（通過一個有-0.9%/oC增益的外部電路）可以將靈敏度的變化限制在2.6%以內（以室溫時的靈敏度為基準，溫度從0oC變化到+50oC）。
對于性能要求比較高的應用，可以用一個低價位的MCU來完成以上公式的計算。在這個設計中間，靈敏度的在整個溫度范圍內(40oC~+105oC)的變化小于3%。此外，一種MENSIC的評估板MXEB-232-001可以幫助實現(xiàn)上述功能。
3、零點溫漂的補償
同所有其他的加速度測量技術一樣，每個MEMSIC器件都有一個特定的零點溫漂特性，每個應用方案可接受的零點溫漂值各不相同。標準的MEMSIC器件的溫漂系數(shù)是±2mg/oC，新型的低噪聲器件溫漂系數(shù)小于±1mg/oC。
對于高精度應用項目，當零點溫漂值的精度不能滿足要求的時候，可以逐個測定其溫漂系數(shù)，再進行補償。
進行補償需要得到每個器件的溫漂系數(shù)，因為每個器件0g時具有不同的溫漂特性。補償時，一個和溫漂相反極性的偏移量被加到了加速度輸出信號當中。
補償?shù)倪^程如下：在室溫下啟動時將100K電位器的滑片置于VREF端，接著在所要補償?shù)臏囟认掠^察器件的溫度漂移方向，把開關打到運放的反相輸入端，調整電位器使零點溫漂值和室溫下的值相同。
4、傾斜測量及最高分辨率
(1)傾角測量
MEMSIC加速度傳感器的一個最普遍的應用是用于傾角的測量。加速度傳感器通過感知地球重力加速度在其測量軸上的分量的大小來確定物體的傾斜角度。
當MEMSIC加速度傳感器被水平放置時（兩個靈敏軸與水平面平行），它對位置或傾角的變化最為敏感。而當它被垂直放置時（兩個靈敏軸與水平面垂直），對于位置或傾角變化的敏感度將下降。
（2）分辨率
加速度傳感器的分辨率受其噪聲的限制。輸出噪聲的大小隨頻帶寬度而變化。低頻帶寬度用一個外部低通濾波器，可以降低噪聲，提高信噪比和分辨率。輸出噪聲以測量頻寬的平方根為基本刻度，而噪聲的峰-峰值決定了分辨率的大小。噪聲的峰-峰值近似地等于其均方根值的6.6倍(包括0.1%的平均不確定因素)。
5、外部濾波器
（1）交流耦合器
對于那些只測量動態(tài)加速度（如振動）的應用領域，建議對傳感器的輸出信號進行交流耦合。交流耦合的優(yōu)點在于它可以排除零點偏置的個體差異以及零點偏置的溫漂問題。
在許多應用中，人們希望將-3dB處的頻響設置得非常低以便能檢測到一些低頻加速度。為了達到這一目的，設計人員有時會采用不合理的大電容，在此MEMSIC建議采用軟件高通濾波的方法來實現(xiàn)。
（2）低通濾波器
對于頻響較低的應用領域，如傾角儀或水平尺，可以外加低通濾波器來抑制噪聲，提高分辨率。
6、MEMSIC加速度傳感器在低功耗（以電池為電源）應用領域中的使用方法
在電源功耗受限制的應用領域，采用脈沖供電方式可以延長電池的使用壽命。必須注意的是，當采用脈沖供電時器件的測量頻寬將受到其開機時間的限制。例如，器件在3V供電時的開機時間是40mS。如我們采用40mS開，40mS關的脈沖供電方式，那么其周期為40mS（頻率為12.5Hz）， 也就是說頻率為6.25Hz 的加速度變化可以被檢測到。由于傾角的變化比較緩慢，故在傾角測量的應用領域中，可以有效地采用脈沖供電方式。
7、頻率響應的擴展
熱電耦式加速度傳感器的頻響是由其內部所用氣體的物理特性，熱對流原理以及傳感器電子學所決定的。由于MEMSIC在大批量生產(chǎn)中所使用的氣體的特性完全一致，所以可以用一個簡單的電路來對所有器件進行相同的補償。對于大多數(shù)應用來說，不需要因為器件的不同而對補償電路進行調整。
一個簡單的補償網(wǎng)絡由兩個運算放大器，以及一些用于提高增益提生頻率的電阻電容組成。此電路中所用器件為模擬絕對模式輸出，電源電壓是5V，放大倍數(shù)是2，所以放大后的零點偏置為2.5V。同時，靈敏度為原先的兩倍。
與電容1.5uF、0.01uF并聯(lián)的兩個電阻14.3K歐及5.9K歐可對網(wǎng)絡的增益進行微調，以對高頻衰減進行補償。其它電阻、電容用于降低噪聲。
詳細資料，請訪問MEMSIC的網(wǎng)站www.memsic.com。
