3轴、±1.5 g/±3 g/±6 g/±12 g
数字加速度计
ADXL312
产品特性
概述
超低功耗：VS = 3.3 V时(典型值)，测量模式下低至57 μA，
待机模式下为0.1 μA
功耗随带宽自动按比例变化
用户可选的分辨率
10位固定分辨率
全分辨率，分辨率随g范围提高而提高，±12 g时高达13
位(在所有g范围内保持2.9 mg/LSB的比例系数)
正在申请专利的嵌入式FIFO技术可最大程度地减少主机处
理器的负荷
内置运动检测功能可进行运动/非运动监控
电源和I/O电压范围：2.0 V至3.6 V
SPI(3线式和4线式)和I2C数字接口
灵活的中断模式，可映射到任一中断引脚
通过串行命令可选测量范围
通过串行命令可选带宽
宽温度范围(−40°C至+105℃)
抗冲击能力：10,000 g
无铅/符合RoHS标准
小而薄：5 mm × 5 mm × 1.45 mm LFCSP封装
通过汽车应用认证
ADXL312是一款小而薄的低功耗3轴加速度计，分辨率高
(13位)，测量范围达± 12 g。数字输出数据为16位二进制补
码格式，可通过SPI(3线式或4线式)或I2C数字接口访问。
ADXL312非常适合汽车报警或黑匣子应用。它可以在倾斜
检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击
导致的动态加速度。该器件具有高分辨率(2.9 mg/LSB)，能
够分辨小到0.25°的倾角变化。内置FIFO有利于使用过采样
技术，将倾角分辨率提升至0.05°。
该器件提供多种特殊检测功能。运动和非运动检测功能检
测有无运动发生，以及任意轴上的加速度是否超过用户设
置的限值。这些功能可以映射到中断输出引脚。集成的32级
FIFO可用来存储数据，最大程度地减少主机处理器的干预。
低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的
功耗进行阈值感测和运动加速度测量。
ADXL312采用5 mm × 5 mm × 1.45 mm、32引脚小型超薄LFCSP
封装。
应用
汽车报警
坡道起步辅助系统(HSA)
电子刹车制动
数据记录仪(黑匣子)
功能框图
VS
ADXL312
VDD I/O
POWER
MANAGEMENT
ADC
3-AXIS
SENSOR
DIGITAL
FILTER
CONTROL
AND
INTERRUPT
LOGIC
32 LEVEL
FIFO
SERIAL I/O
INT1
INT2
SDA/SDI/SDIO
SDO/ALT
ADDRESS
SCL/SCLK
CS
GND
08791-001
SENSE
ELECTRONICS
图1. ADXL312简化功能框图
Rev. 0
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的最新英文版数据手册。
ADXL312
目录
产品特性 ........................................................................................... 1
FIFO............................................................................................. 18
应用.................................................................................................... 1
自测.............................................................................................. 19
概述.................................................................................................... 1
寄存器映射..................................................................................... 20
功能框图 ........................................................................................... 1
寄存器定义 ................................................................................ 21
修订历史 ........................................................................................... 2
应用信息 ......................................................................................... 25
技术规格 ........................................................................................... 3
电源去耦..................................................................................... 25
绝对最大额定值.............................................................................. 5
机械安装注意事项 ................................................................... 25
热阻................................................................................................ 5
阈值.............................................................................................. 25
ESD警告........................................................................................ 5
链接模式..................................................................................... 25
引脚配置和功能描述 ..................................................................... 6
休眠模式与低功耗模式 .......................................................... 25
典型工作特性 .................................................................................. 7
使用自测..................................................................................... 26
工作原理 ......................................................................................... 10
高位数据速率的数据格式化.................................................. 27
电源时序..................................................................................... 10
噪声性能..................................................................................... 28
省电功能..................................................................................... 10
加速度灵敏度轴........................................................................ 29
串行通信 ......................................................................................... 12
焊接温度曲线 ................................................................................ 30
SPI ................................................................................................ 12
外形尺寸 ......................................................................................... 31
I C................................................................................................. 15
订购指南..................................................................................... 32
中断.............................................................................................. 17
汽车应用级产品........................................................................ 32
2
修订历史
修订版0：初始版
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ADXL312
技术规格
除非另有说明，TA = −40°C至+105°C，VS = VDD I/O = 3.3 V，加速度 = 0 g。
表1. 技术规格1
参数
传感器输入
测量范围
非线性度
轴间对齐误差
跨轴灵敏度2
输出分辨率
所有g范围
±1.5 g范围
±3 g 范围
±6 g 范围
±12 g范围
灵敏度
XOUT、YOUT和ZOUT比例因子
XOUT、YOUT和ZOUT比例因子
XOUT、YOUT和ZOUT比例因子
XOUT、YOUT和ZOUT比例因子
条件
各轴
用户可选
满量程百分比
各轴
默认分辨率
全分辨率使能
全分辨率使能
全分辨率使能
全分辨率使能
各轴
±1.5 g, 10位或全分辨率
±3 g, 10位分辨率
±6 g, 10位分辨率
±12 g, 10位分辨率
2.6
5.2
10.4
20.9
2.9
5.8
11.6
23.2
3.2
6.4
12.8
25.5
mg/LSB
mg/LSB
mg/LSB
mg/LSB
XOUT、YOUT、ZOUT灵敏度
XOUT、YOUT、ZOUT灵敏度
XOUT、YOUT、ZOUT灵敏度
XOUT、YOUT、ZOUT灵敏度
温度引起的灵敏度变化
0 g 偏置
初始0 g 输出
初始0 g 输出
整个温度范围内的0 g 输出
0 g 失调温度系数
0 g 失调温度系数
噪声性能
噪声密度(X和Y轴)
噪声密度(Z轴)
输出数据速率/带宽
测量速率3
自测4
X轴上的输出变化
Y轴上的输出变化
Z轴上的输出变化
电源
工作电压范围(VS)
接口电压范围(VDD I/O)
电源电流
±1.5 g, 10位或全分辨率
±3 g, 10位分辨率
±6 g, 10位分辨率
±12 g, 10位分辨率
312
156
78
39
345
172
86
43
±0.01
385
192
96
48
LSB/g
LSB/g
LSB/g
LSB/g
%/°C
+150
+250
+250
mg
mg
mg
mg/°C
mg/°C
440
595
µg/√Hz
µg/√Hz
6.25
3200
Hz
0.20
−2.10
0.30
2.10
−0.20
3.40
g
g
g
2.0
1.7
100
30
3.6
VS
300
110
2
V
V
µA
µA
µA
ms
+105
°C
各轴
T = 25°C, XOUT, YOUT
T = 25°C, ZOUT
−40°C < T < 105°C, XOUT, YOUT, ZOUT
XOUT, YOUT
ZOUT
最小值
典型值
最大值
±1.5, 3, 6, 12
±0.5
±0.1
±1
g
%
度
%
10
10
11
12
13
位
位
位
位
位
−150
−250
−250
±0.8
±1.5
200
200
单位
340
470
用户可选
数据速率≥ 100 Hz, 2.0 ≤ VS ≤ 3.6
数据速率 > 100 Hz
数据速率 < 10 Hz
待机模式漏电流
开启(唤醒)时间5
温度
工作温度范围
−40
Rev. 0 | Page 3 of 32
170
55
0.1
1.4
ADXL312
1
保证所有最低和最高技术规格。不保证典型技术规格。
跨轴灵敏度定义为任意两轴之间的耦合。
3
带宽为输出数据速率的一半。
4
自测变化定义为SELF_TEST位 = 1(DATA_FORMAT寄存器中)时的输出(g)减去SELF_TEST位 = 0(DATA_FORMAT寄存器中)时的输出(g)。由于器件滤波作用，
使能或禁用自测时，输出在4 × τ后达到最终值，其中τ = 1/(数据速率)。
5
开启和唤醒时间取决于用户定义的带宽。在100 Hz数据速率时，开启时间和唤醒时间大约为11.1 ms。其他数据速率时，开启时间和唤醒时间大约为τ + 1.1ms，
其中τ = 1/(数据速率)。
2
Rev. 0 | Page 4 of 32
ADXL312
绝对最大额定值
热阻
表2.
参数
加速度
任意轴，无电
任意轴，有电
VS
VDD I/O
所有其它引脚
输出短路持续时间(任意引脚接地)
温度范围
有电
存储温度
额定值
θJA 针对最差条件；即器件焊接在电路板上以实现表贴封装。
10,000 g
10,000 g
−0.3 V至3.9 V
−0.3 V至3.9 V
−0.3 V至 V DD I/O + 0.3 V或
3.9 V, 取较小者
不定
表3. 热阻
封装类型
32引脚 LFCSP封装
θJA
27.27
θJC
30
单位
°C/W
ESD警告
−40°C至+125°C
−40°C至+125°C
注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损
坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其
它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能
够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器
件的可靠性。
Rev. 0 | Page 5 of 32
ESD(静电放电)敏感器件。
带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放
电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇
到高能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采
取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功
能丧失。
ADXL312
32
31
30
29
28
27
26
25
NC
VDD I/O
NC
NC
NC
NC
SCL/SCLK
NC
引脚配置和功能描述
1
2
3
4
5
6
7
8
ADXL312
TOP VIEW
(Not to Scale)
24
23
22
21
20
19
18
17
SDA/SDI/SDIO
SDO/ALT ADDRESS
RESERVED
INT2
INT1
NC
NC
NC
NOTES
1. NC = NO CONNECT. DO NOT CONNECT TO THIS PIN.
2. THE EXPOSED PAD MUST BE SOLDERED TO THE GROUND PLANE.
08791-002
NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
9
10
11
12
13
14
15
16
GND
RESERVED
GND
GND
VS
CS
RESERVED
NC
图2. 引脚配置(顶视图)
表4. 引脚功能描述
引脚编号
1
2
3
4
5
6
7
8至19
20
21
22
23
24
25
26
27至30
31
32
引脚名称
GND
保留
GND
GND
VS
CS
保留
NC
INT1
INT2
保留
SDO/ALT ADDRESS
SDA/SDI/SDIO
NC
SCL/SCLK
NC
VDD I/O
NC
EP
描述
该引脚必须接地。
保留。该引脚必须连接到VS或保持断开。
该引脚必须接地。
该引脚必须接地。
电源电压。
片选。
保留。该引脚必须保持断开。
不连接。请勿连接该引脚。
中断1输出。
中断2输出。
保留。该引脚必须连接到GND或保持断开。
串行数据输出，备用I2C地址选择。
串行数据(I2C)、串行数据输入(SPI 4线式)、串行数据输入/输出(SPI 3线式)。
不连接。请勿连接该引脚。
串行通信时钟。
不连接。请勿连接该引脚。
数字接口电源电压。
不连接。
裸露焊盘必须焊接到接地层。
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ADXL312
典型工作特性
40
40
35
35
PERCENT OF POPULATION (%)
30
25
20
15
10
5
30
25
20
15
10
3.0
08791-006
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
ZERO g TEMPERATURE COEFFICIENT (mg/°C)
图3. X轴0 g偏置(25°C，VS = VDD I/O = 3.3 V)
图6. X轴0 g偏置漂移(VS = VDD I/O = 3.3 V)
35
40
30
35
PERCENT OF POPULATION (%)
25
20
15
10
5
30
25
20
15
10
3.0
3.0
ZERO g TEMPERATURE COEFFICIENT (mg/°C)
图4. Y轴0 g 偏置(25°C，VS = VDD I/O = 3.3 V)
08791-007
2.5
2.5
2.0
1.5
1.0
0
0.5
150
0
120
–0.5
90
–1.0
–30
0
30
60
ZERO g OFFSET (mg)
–1.5
–60
08791-004
0
–150 –120 –90
–2.0
5
–3.0
PERCENT OF POPULATION (%)
0
0
–0.5
150
–1.0
120
–1.5
90
–2.0
–30
0
30
60
ZERO g OFFSET (mg)
–2.5
–60
08791-003
0
–150 –120 –90
–3.0
5
–2.5
PERCENT OF POPULATION (%)
除非另有说明，N>1000。
图7. Y轴0 g 偏置漂移(VS = VDD I/O = 3.3 V)
50
25
PERCENT OF POPULATION (%)
40
35
30
25
20
15
10
20
15
10
5
ZERO g TEMPERATURE COEFFICIENT (mg/°C)
图5. Z轴0 g偏置(25°C，VS = VDD I/O = 3.3 V)
图8. Z轴0 g 偏置漂移(VS = VDD I/O = 3.3 V)
Rev. 0 | Page 7 of 32
08791-008
2.0
1.5
1.0
0.5
0
–0.5
0
–1.0
250
–1.5
200
–2.0
150
–2.5
0
–250 –200 –150 –100 –50
0
50 100
ZERO g OFFSET (mg)
–3.0
5
08791-005
PERCENT OF POPULATION (%)
45
10
5
0
0
384
30
20
图11. Z轴灵敏度(VS = VDD I/O = 3.3 V，25°C)
图14. Z轴灵敏度温度系数(VS = VDD I/O = 3.3 V)
SENSITIVITY TEMPERATURE COEFFICIENT (%/°C)
Rev. 0 | Page 8 of 32
0.030
40
0
SENSITIVITY TEMPERATURE COEFFICIENT (%/°C)
08791-013
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0
–0.005
–0.010
08791-012
SENSITIVITY TEMPERATURE COEFFICIENT (%/°C)
08791-014
30
0.025
60
0.020
35
0.015
70
0.010
图10. Y轴灵敏度(VS = VDD I/O = 3.3 V，25°C)
0.005
20
0
30
–0.015
0
0.005
40
–0.005
30
–0.005
60
–0.010
35
–0.015
70
–0.010
图9. X轴灵敏度(VS = VDD I/O = 3.3 V，25°C)
–0.020
10
–0.025
20
–0.020
–0.030
30
PERCENT OF POPULATION (%)
40
–0.025
–0.030
50
PERCENT OF POPULATION (%)
08791-009
384
378
372
366
360
354
348
342
336
50
–0.015
384
378
372
366
360
354
348
342
336
330
60
–0.020
0
330
324
318
312
PERCENT OF POPULATION (%)
70
–0.025
0
324
08791-010
SENSITIVITY (LSB/g)
–0.030
50
PERCENT OF POPULATION (%)
5
318
SENSITIVITY (LSB/g)
08791-011
SENSITIVITY (LSB/g)
378
372
366
360
354
348
342
336
330
324
318
10
312
PERCENT OF POPULATION (%)
0
312
PERCENT OF POPULATION (%)
ADXL312
30
25
20
15
10
5
图12. X轴灵敏度温度系数(VS = VDD I/O = 3.3 V)
25
20
15
10
图13. Y轴灵敏度温度系数(VS = VDD I/O = 3.3 V)
25
20
15
10
80
80
70
70
PERCENT OF POPULATION (%)
60
50
40
30
20
50
40
30
20
10
35
60
30
310
290
270
250
230
210
CURRENT CONSUMPTION (µA)
08791-019
300
08791-016
–0.3
–0.5
–0.7
–0.9
–1.1
0
–1.3
0
–1.5
5
–1.7
10
–1.9
190
10
280
20
15
260
30
20
240
40
25
220
50
100
PERCENT OF POPULATION (%)
70
–2.1
PERCENT OF POPULATION (%)
170
CURRENT (nA)
图18. 待机模式功耗(VS = VDD I/O = 3.3 V，25°C)
图15. X自测数据值(VS = VDD I/O = 3.3 V，25°C)
SELF-TEST RESPONSE (g)
150
SELF-TEST RESPONSE (g)
0
200
2.0
130
1.8
180
1.6
160
1.4
90
1.2
110
1.0
70
0.8
140
0.6
50
0.4
30
0.2
08791-015
0
08791-018
10
60
120
PERCENT OF POPULATION (%)
ADXL312
图19. 测量模式功耗(数据速率 = 100 Hz，VS = VDD I/O = 3.3 V，25°C)
图16. Y自测数据值(VS = VDD I/O = 3.3 V，25°C)
80
200
SUPPLY CURRENT (µA)
60
50
40
30
20
150
100
50
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
3.0
SELF-TEST RESPONSE (g)
3.3
0
2.0
2.4
2.8
3.2
SUPPLY VOLTAGE (V)
图20. 25°C时的电源电流与电源电压的关系
图17. Z自测数据值(VS = VDD I/O = 3.3 V，25°C)
Rev. 0 | Page 9 of 32
3.6
08791-233
10
08791-017
PERCENT OF POPULATION (%)
70
ADXL312
工作原理
ADXL312是一款完整的3轴加速度测量系统，可选择的测
量范围有±1.5 g、±3 g、±6 g或±12 g。该器件既能测量运动或
冲击导致的动态加速度，也能测量静止加速度，例如重力
加速度，因此可作为倾斜传感器使用。
表5. 电源时序
条件
关断
VS
关
VDD I/O
关
总线禁用
开
关
总线使能
关
开
无功能可用，但该器件不会与通
信总线冲突。
待机或测量
模式
开
开
该器件处于待机模式，等待进入
测量模式的命令，所有传感器功
能关闭。该器件得到指示后进入
测量模式，所有的传感器功能都
可用。
该传感器为多晶硅表面微加工结构，置于晶圆顶部。多晶
硅弹簧悬挂于晶圆表面的结构之上，提供加速度力量阻力。
差分电容由独立固定板和活动质量连接板组成，能对结构
偏转进行测量。加速度使梁偏转、差分电容失衡，从而传
感器输出的幅度与加速度成比例。相敏解调用于确定加速
度的幅度和极性。
电源时序
电源能以不损坏ADXL312的任何时序施加到VS或VDD I/O。
表5总结了所有可能的上电模式。该接口电压电平设置了
接口电源电压VDD I/O，其存在确保了ADXL312跟通信总线
不冲突。单电源供电模式中，VDD
然而，在双电源应用中，VDD
I/O
I/O
可以等于主电源VS。
可不等于VS，只要VS大于
或等于VDD I/O，就可以适应所需的接口电压。
描述
该器件完全关断，但可能存在通
信总线冲突。
该器件开启，进入待机模式，但
通信不可用，并且与通信总线冲
突。上电时应尽量减少该状态持
续时间，以防冲突。
省电功能
功耗模式
ADXL312自动调节功耗，与输出数据速率成比例，如表6
所示。如果需要额外省电，可采用低功耗模式。该模式
下，内部采样速率降低，12.5Hz至400Hz数据速率范围内
达到省电目的，而噪声略微变大。要进入低功耗模式，在
施加VS，器件进入待机模式，此时功耗最小。器件等待施
BW_RATE寄存器(地址0x2C)中设置LOW_POWER位(位4)。表
加VDD I/O和接收进入测量模式的命令。(此命令可以通过设
7为低功耗模式下的功耗，低功耗模式的优势从中可见。
置POWER_CTL寄存器(地址0x2D)的测量位启动。)此外，
相对于正常功耗模式的数据速率，低功耗模式的数据速率
器件处于待机模式时，可以写入或读取任何寄存器，以配
并无任何优势，表7未列出。因此，低功耗模式下推荐仅
置器件。建议在待机模式配置器件，然后使能测量模式。
使用表7所列的数据速率。表6和表7列出了VS为3.3 V时的
清除测量位，器件返回到待机模式。
功耗值。
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ADXL312
自动休眠模式
表6. 功耗与数据速率(TA = 25°C, VS = VDD I/O = 3.3 V)
输出数据
速率(Hz)
3200
1600
800
400
200
100
50
25
12.5
6.25
带宽(Hz)
1600
800
400
200
100
50
25
12.5
6.25
3.125
速率代码
1111
1110
1101
1100
1011
1010
1001
1000
0111
0110
通过让ADXL312在非运动期间自动切换到休眠模式，可以
IDD (µA)
170
115
170
170
170
170
115
82
65
57
表7. 低功耗模式下的功耗与数据速率
(TA = 25°C, VS = VDD I/O = 3.3 V)
输出数据
速率(Hz)
400
200
100
50
25
12.5
带宽(Hz)
200
100
50
25
12.5
6.25
速率代码
1100
1011
1010
1001
1000
0111
省电。要使能此功能，请将THRESH_INACT寄存器(地址
0x25)设为加速度阈值。当加速度水平低于此阈值时，即视
为无运动水平。将TIME_INACT(地址0x26)设为相应的非运
行时限。然后，设置POWER_CTL寄存器(地址0x2D)的
AUTO_SLEEP位和链接位。如果器件在TIME_INACT秒内未
检测到超过THRES_INACT的加速度水平，那么器件即会
自动转换到休眠模式。VS为3.3 V时，该模式下低于8 Hz数
据速率的功耗通常为30 μA。
待机模式
要进一步降低功耗，可以使用待机模式。待机模式下，功
耗降低到0.1 μA(典型值)。该模式中，无测量发生。清除
IDD (µA)
115
82
65
57
50
43
POWER_CTL寄存器(地址0x2D)的测量位(位D3)，可进入待
机模式。器件在待机模式下保存FIFO内容。
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ADXL312
串行通信
可采用I2C和SPI数字通信。上述两种情况下，ADXL312作
CS为串行端口使能线，由SPI主机控制。如图23所示，此
为从机运行。CS引脚上拉至VDD I/O，I C模式使能。CS引脚应
线必须在传输起点变为低电平，传输终点变为高电平。
2
始终上拉至VDD I/O或由外部控制器驱动，因为CS引脚无连
SCLK为串行端口时钟，由SPI主机提供。无传输期间，
接时，默认模式不存在。因此，如果没有采取这些措施，
SCLK为空闲高电平状态。SDI和SDO分别为串行数据输入
可能会导致该器件无法通信。SPI模式下，CS引脚由总线
和输出。SCLK下降沿时数据更新，SCLK上升沿时进行采样。
主机控制。SPI和I C两种操作模式下，ADXL312写入期
要在单次传输内读取或写入多个字节，必须设置位于第一
间，应忽略从ADXL312传输到主机的数据。
个字节传输(MB，图23至图25)R/W位后的多字节位。寄存
SPI
器寻址和数据的第一个字节后，时钟脉冲的随后每次设置
2
对于SPI，可使用3线式或4线式配置，如图21和图22的连接
(8个时钟脉冲)导致ADXL312指向下一个寄存器的读取或写
图所示。清除DATA_FORMAT寄存器(地址0x31)的SPI位时
入。时钟脉冲停止后，移位才随之中止，CS复位。要执行
选择4线式模式，设置SPI位时则选择3线式模式。最大负载
不同不连续寄存器的读取或写入，传输之间CS必须复位，
为100 pF时，最大SPI时钟速度为5 MHz，时序方案按照时钟
新寄存器另行寻址。
极性(CPOL) = 1、时钟相位(CPHA) = 1执行。如果配置主
图25显示了3线式SPI读取或写入的时序图。图23和图24分
处理器的时钟极性和相位之前，将电源施加到ADXL312，
别显示了4线式SPI读取和写入的时序图。要进行该器件的
CS引脚应在时钟极性和相位改变之前连接至高电平。使用
3线式SPI时，推荐将SDO引脚上拉至VDD I/O或通过10 kΩ电阻
下拉至GND。
正确操作，任何时候都必须满足表8和表9中的逻辑阈值和
时序参数。
SPI通信速率大于或等于2 MHz时，推荐采用3200 Hz和1600 Hz
CS
SDIO
PROCESSOR
的输出数据速率。只有通信速度大于或等于400 kHz时，推
D OUT
荐使用800 Hz的输出数据速率，剩余的数据传输速率按比例
D IN/OUT
SDO
SCLK
D OUT
08791-021
ADXL312
为100 kHz。以低于推荐的最小值输出数据速率运行，可能
会对加速度数据产生不良影响，包括采样丢失或额外噪声。
图21. 3线式SPI连接图
PROCESSOR
CS
D OUT
SDI
D OUT
SDIO
D IN
SCLK
D OUT
08791-022
ADXL312
增减。例如，200 Hz输出数据速率时，推荐的最低通信速度
图22. 4线式SPI连接图
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ADXL312
表8. SPI数字输入/输出
参数
数字输入
低电平输入电压(VIL)
高电平输入电压(VIH)
低电平输入电流(IIL)
高电平输入电流(IIH)
数字输出
低电平输出电压(VOL)
高电平输出电压(VOH)
低电平输出电流(IOL)
高电平输出电流(IOH)
引脚电容
1
测试条件
最小值
限值1
最大值
0.3 × VDD I/O
0.7 × VDD I/O
IN
IN
= VDD I/O
=0V
I OL = 10 mA
IOH = −4 mA
V OL = VOL, max
V OH = VOH, min
fIN = 1 MHz, VIN = 2.5 V
0.1
−0.1
0.2 × VDD I/O
0.8 × VDD I/O
10
限值基于特性数据，未经生产测试。
表9. SPI时序(TA = 25°C, VS = VDD I/O = 3.3 V)1
参数
fSCLK
tSCLK
tDELAY
tQUIET
tDIS
tCS,DIS
tS
tM
tSETUP
tHOLD
tSDO
tR4
t F4
限值2, 3
最小值
最大值
5
200
5
5
10
150
0.3 × tSCLK
0.3 × tSCLK
5
5
40
20
20
单位
单位
MHz
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
描述
SPI时钟频率。
SCLK输入的1/(SPI时钟频率)传号空号比为40/60至60/40。
CS下降沿到SCLK下降沿。
SCLK上升沿至CS上升沿。
CS上升沿至SDO禁用。
SPI通信间CS复位。
SCLK低电平脉冲宽度(空号)。
SCLK高电平脉冲宽度(传号)。
SCLK上升沿之前SDI有效。
SCLK上升沿之后SDI有效。
SCLK下降沿至SDO/SDIO输出转换。
SDO/SDIO输出高电平至输出低电平转换。
SDO/SDIO输出低电平至输出高电平转换。
CS、SCLK、SDI和SDO引脚没有采用内部上拉或下拉电阻，必须进行驱动以正确工作。
限值基于特性数据：fSCLK = 5 MHz，总线负载电容100 pF，未经生产测试。
3
测得的时序值对应表8给出的输入阈值(VIL和VIH)。
4
容性负载为150 pF时，测得的输出上升时间和下降时间。
1
2
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−4
8
V
V
µA
µA
V
V
mA
mA
pF
ADXL312
CS
tM
tSCLK
tDELAY
tS
tQUIET
tCS,DIS
SCLK
tSETUP
tHOLD
MB
A5
tSDO
X
SDO
A0
D7
ADDRESS BITS
X
D0
tDIS
DATA BITS
X
X
X
X
08791-129
W
SDI
tR, tF
图23. 4线式SPI写入
CS
tSCLK
tDELAY
tM
tS
tCS,DIS
tQUIET
SCLK
tHOLD
R
SDI
MB
A5
tSDO
X
SDO
X
A0
X
tDIS
ADDRESS BITS
X
X
X
D0
D7
08791-130
tSETUP
tR, tF
DATA BITS
图24. 4线式SPI读取
CS
tDELAY
tM
tSCLK
tS
tQUIET
tCS,DIS
SCLK
tSETUP
SDIO
tHOLD
R/W
MB
tSDO
tR, tF
A5
A0
ADDRESS BITS
D7
D0
DATA BITS
08791-131
SDO
NOTES
1. tSDO IS ONLY PRESENT DURING READS.
图25. 3线式SPI读取/写入
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ADXL312
VDD I/O
I2C
，ADXL312处于I2C模式，
I/O
ADXL312
需要简单双线式连接。ADXL312符合《UM10204 I2C总线
SDA
tors提供)。如果满足了表10和表11列出的总线参数，便能
ALT ADDRESS
示，支持单个或多个字节的读取/写入。ALT ADDRESS引脚处
接地，可以选择备用I2C地址0x53(随后为R/W位)。这转化
为0xA6写入，0xA7读取。
PROCESSOR
D IN/OUT
D OUT
SCL
支持标准(100 kHz)和快速(400 kHz)数据传输模式。如图27所
为0x3A写入，0x3B读取。通过ALT ADDRESS引脚(引脚7)
RP
CS
规范和用户手册》03版(2007年6月19日，NXP Semiconduc-
于高电平，器件的7位I2C地址是0x1D，随后为R/W位。这转化
RP
08791-032
如图26所示，CS引脚拉高至VDD
图26. I 2C连接图(地址0x53)
如果有其他器件连接到同一I2C总线，这些器件的额定工作
电压电平不能高于VDD I/O 0.3V以上。I2C正确操作需要外接上
拉电阻RP。为确保正确操作，选择上拉电阻值时，请参
考《UM10204 I2C总线规范和用户手册》03版(2007年6月19日)。
表10. I2C数字输入/输出
限值1
参数
数字输入
低电平输入电压(VIL)
高电平输入电压(VIH)
低电平输入电流(IIL)
高电平输入电流(IIH)
数字输出
低电平输出电压(VOL)
测试条件
最大值
单位
0.3 × VDD I/O
V
V
µA
µA
0.7 × VDD I/O
VIN = VDD I/O
VIN = 0 V
0.1
−0.1
VDD I/O < 2 V, IOL = 3 mA
V IOL = 3 mA
DD I/O ≥ 2 V,
VOL = VOL, max
fIN = 1 MHz, VIN = 2.5 V
低电平输出电流(IOL)
引脚电容
0.2 × VDD I/O
400
V
mV
mA
pF
3
8
限值基于特性数据，未经生产测试。
SINGLE-BYTE WRITE
MASTER START
SLAVE ADDRESS + WRITE
SLAVE
DATA
REGISTER ADDRESS
ACK
ACK
STOP
ACK
MULTIPLE-BYTE WRITE
MASTER START
SLAVE ADDRESS + WRITE
SLAVE
DATA
REGISTER ADDRESS
ACK
ACK
DATA
STOP
ACK
ACK
SINGLE-BYTE READ
MASTER START
SLAVE ADDRESS + WRITE
SLAVE
START1
REGISTER ADDRESS
ACK
SLAVE ADDRESS + READ
ACK
NACK
ACK
DATA
ACK
DATA
STOP
MULTIPLE-BYTE READ
MASTER START
SLAVE
SLAVE ADDRESS + WRITE
START1
REGISTER ADDRESS
ACK
ACK
SLAVE ADDRESS + READ
ACK
NOTES
1. THIS START IS EITHER A RESTART OR A STOP FOLLOWED BY A START.
2. THE SHADED AREAS REPRESENT WHEN THE DEVICE IS LISTENING.
图27. I 2C器件寻址
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NACK
STOP
DATA
08791-033
1
最小值
ADXL312
表11. I2C时序(TA = 25°C, VS = VDD I/O = 3.3 V)
参数
fSCL
t1
t2
t3
t4
t5
t6 3, 4, 5, 6
t7
t8
t9
t10
限值1, 2
最大值
400
最小值
2.5
0.6
1.3
0.6
100
0
0.6
0.6
1.3
0.9
300
0
t11
250
300
20 + 0.1 Cb 7
Cb
400
单位
kHz
µs
µs
µs
µs
ns
µs
µs
µs
µs
ns
ns
ns
ns
ns
pF
描述
SCL时钟频率
SCL周期时间
tHIGH, SCL高电平时间
tLOW, SCL低电平时间
tHD, STA, 起始/重复起始条件保持时间
tSU, DAT, 数据建立时间
tHD, DAT, 数据保持时间
tSU, STA, 重复起始建立时间
tSU, STO, 停止条件建立时间
tBUF, 一个结束条件和起始条件之间的总线空闲时间
tR, 接收时SCL和SDA的上升时间
tR, 接收或传送时SCL和SDA的上升时间
tF, 接收时SDA的下降时间
tF, 传送时SCL和SDA的下降时间
tF,传送或接收时SCL和SDA的下降时间
各条总线的容性负载
限值基于特性数据：fSCL = 400 kHz和3 mA吸电流，未经生产测试。
所有值均参考表10中的VIH和VIL电平值。
3
t6 为SCL下降沿测得的数据保持时间。适用于传输和应答数据。
4
发送器件必须为SDA信号(相对于SCL信号的VIH(min))内部提供至少300 ns的输出保持时间，以便桥接SCL下降沿未定义区域。
5
如果器件SCL信号的低电平周期(t3)没有延长，则必须满足t6最大值。
6
t6最大值根据时钟低电平时间(t3)、时钟上升时间(t10)和最小数据建立时间(t5(min))而定。该值计算公式为t6(max) = t3 − t10 − t5(min)。
7
Cb是一条总线的总电容(单位：pF)。
1
2
SDA
t3
t9
t10
t4
t11
SCL
t6
t2
t5
t7
REPEATED
START
CONDITION
图28. I 2C时序图
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t1
t8
STOP
CONDITION
08791-034
t4
START
CONDITION
ADXL312
中断
DATA_READY
ADXL312为驱动中断提供两个输出引脚：INT1和INT2。
当有新的数据产生时，DATA_READY位置位；当没有新的
这两个中断引脚都是推挽低阻抗引脚，其输出规格如表12
数据时，DATA_READY位清除。
所示。中断引脚默认配置为高电平有效。设置DATA_FORMAT
运动
寄存器(地址0x31)中的INT_INVERT位，可以更改为低电平
当加速度值超过THRESH_ACT(地址0x24)寄存器的存储值
有效。所有功能都可以同时使用，但是，一些功能可能需
时，运动位置位。
要共享中断引脚。
非运动
中断通过设置INT_ENABLE寄存器(地址0x2E)的适当位来
使能，并会映射到INT1引脚或INT2引脚，具体根据INT_MAP
寄存器(地址0x2F)内容而定。最初配置中断引脚时，建议
中断使能前完成功能和中断映射。改变中断配置时，建议
先通过清零INT_ENABLE寄存器的功能对应位，禁用中
断，然后再使能中断，重新进行功能配置。中断禁用时，
功能配置助于防止中断意外发生。
当加速度值小于THRESH_INACT寄存器(地址0x25)的存储
值且时间超过TIME_INACT寄存器(地址0x26)中所规定的
时间时，非运动位置位。TIME_INACT最大值为255秒。
水印
FIFO采样点数等于存储在采样点位(FIFO_CTL寄存器，地
址0x38)的值时，水印位置位。读取FIFO时，水印位自动
清零，返回至采样点位存储值的更低值。
数据相关中断条件失效前，读取数据寄存器(地址0x32至地
溢出
当有新数据替换了未被读取的数据时，溢出位置位。溢出
址0x37)，或读取INT_SOURCE寄存器(地址0x30)的剩余中
功能与FIFO的工作模式有关。在旁路模式下，如果有新数
断，锁存和清除中断功能。本节描述了INT_ENABLE寄存
据替换了DATAX、DATAY和DATAZ寄存器(地址0x32至0x37)
器的中断设置和INT_SOURCE寄存器的中断监测。
里的数据，则溢出位置位。在其他模式下，只有FIFO被存
满时，溢出位才会置位。读取FIFO内容时，溢出位自动清零。
表12. 中断引脚数字输出
限值1
参数
数字输出
低电平输出电压(VOL)
高电平输出电压(VOH)
低电平输出电流(IOL)
高电平输出电流(IOH)
引脚电容
上升/下降时间
上升时间(tR)2
下降时间(tF)3
测试条件
最小值
IOL = 300 µA
IOH = −150 µA
VOL = VOL, max
VOH = VOH, min
fIN = 1 MHz, VIN = 2.5 V
CLOAD = 150 pF
CLOAD = 150 pF
1
限值基于特性数据，未经生产测试。
测量上升时间为中断引脚从VOL, max至VOH, min的转换时间。
3
测量下降时间为中断引脚从VOH, min至VOL, max的转换时间。
2
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最大值
0.2 × VDD I/O
单位
−150
8
V
V
µA
µA
pF
210
150
ns
ns
0.8 × VDD I/O
300
ADXL312
FIFO
定值)，然后在FIFO模式下运行，只有FIFO没有填满时，
ADXL312包含嵌入式存储器管理系统(专利申请中)，采用
才会收集新采样点。从触发事件发生到开始从FIFO读取数
32位FIFO，可将主机处理器负荷降至最低。该缓冲器支持
据，至少有5 μs延迟，允许FIFO丢弃和保留必要采样点。
四种工作模式：旁路、FIFO、流和触发模式(见表21)。通过
触发模式复位后，才能识别附加触发事件。要复位触发器
设置FIFO_CTL寄存器(地址0x38)的FIFO_MODE位，可选
模式，请将器件设为旁路模式，然后再设置回触发模式。
择各模式。
请注意，应首先读取FIFO数据，因为进入旁路模式时，会
旁路模式
清零FIFO。
旁路模式下，FIFO不可操作，因此，仍然为空。
从FIFO中读取数据
FIFO模式
在FIFO模式下，x、y、z轴的测量数据存储在FIFO中。当FIFO中
从DATAX、DATAY和DATAZ寄存器(地址0x32至0x37)读取
FIFO数据。当FIFO为FIFO模式、流模式或触发模式时，
的采样点数与FIFO_CTL寄存器(地址0x38)采样点位规定的
DATAX，DATAY和DATAZ寄存器读取存储在FIFO中的数
数量相等时，水印中断置位。FIFO继续收集采样点，直到
据。每次从FIFO读取数据，x、y和z轴的最早数据存入
填满(x、y和z轴测量的32位采样点)，然后停止收集数据。
DATAX、DATAY和DATAZ寄存器。
FIFO停止收集数据后，该器件继续工作，因此，FIFO填满
如果执行单字节读取操作，当前FIFO采样点的剩余数据字
后，运动检测等功能可以使用。水印中断继续发生，直到
节会丢失。因此，所有目标轴应以突发(或多字节)读取操
FIFO采样点数少于FIFO_CTL寄存器的采样点位存储值。
作进行读取。为确保FIFO完全弹出(即新数据完全移动到
流模式
在流模式下，x、y、z轴的测量数据存储在FIFO中。当FIFO中
DATAX、DATAY和DATAZ寄存器)，读取数据寄存器结束
的采样点数与FIFO_CTL寄存器(地址0x38)采样点位规定的
前，至少必须有5 μs延迟。读取数据寄存器结束的标志为
数量相等时，水印中断置位。FIFO继续收集采样点，保存
从寄存器0x37至寄存器0x38的转变或CS引脚变为高电平。
从x、y和z轴收集的最新32位采样点。新数据更新后，丢弃
旧 数 据 。 水 印 中 断 继 续 发 生 ， 直 到 FIFO采 样 点 数 少 于
FIFO_CTL寄存器的采样点位存储值。
后至FIFO重新读取或FIFO_STATUS寄存器(地址0x39)读取
对于1.6 MHz或更低频率下的SPI操作，传输的寄存器处理部
分充分延迟，确保FIFO完全弹出。对于大于1.6 MHz频率下的
SPI操作，有必要复位CS引脚来确保5 μs的总延迟；否则，
触发模式
触发模式下，FIFO收集采样点，保存从x、y和z轴收集的
最新32位采样点。触发事件发生后，中断被发送到INT1引
脚或INT2引脚(取决于FIFO_CTL寄存器的触发位)，FIFO
延迟会不充分。5 MHz操作所需的总延迟时间最多为3.4 μs。
使用I2C模式时，不用担心这个问题，因为通信速率足够
低，确保FIFO读取间存在充分延迟。
保持最后n个采样点(其中n为FIFO_CTL寄存器采样点位规
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ADXL312
自测
ADXL312具备自测功能，可同时有效测试机械系统和电子
系统。自测功能使能时(通过DATA_FORMAT寄存器(地址
0x31)的SELF_TEST位)，有静电力施加于机械传感器之
上。与加速度同样的方式，静电力驱使力敏传感元件移
动，且有助于器件体验加速度。增加的静电力导致x、y和z
轴上的输出变化。因为静电力与VS2成比例，所以输出随着
VS而变化。该效应如图29所示。表13所示的比例因子可用
来 为 不 同 的 电 源 电 压 VS调 整 预 期 的 自 测 输 出 限 值 。
ADXL312的自测功能也表现为双峰行为。然而，由于双峰
性，表1和表14至表17所示的限值对潜在的自检值都有
效。在低于100Hz或在1600Hz的数据速率下，使用自测功
能，可能产生超出这些限值的值。因此，器件必须处于正
常工作模式(BW_RATE寄存器的(地址0x2C)LOW_POWER位=
0)，并置于100Hz至800Hz或3200 Hz的数据速率，以便自测
功能正常运行。
表13. 自测输出与不同电源电压VS的比例因子
电源电压(VS)
2.00 V
2.50 V
3.00 V
3.30 V
X轴和Y轴
0.64
1.00
1.77
2.11
Z轴
0.8
1.00
1.47
1.69
表14. ±1.5 g的自测输出(LSB)，10位或全分辨率
(TA = 25°C, VS = VDD I/O = 2.5 V)
轴
X
Y
Z
最小值
65
−725
100
最大值
725
−65
1175
单位
LSB
LSB
LSB
表15. ±3 g的自测输出(LSB)，10位分辨率
(TA = 25°C, VS = VDD I/O = 2.5 V)
轴
X
Y
Z
最小值
32
−362
50
最大值
362
−32
588
单位
LSB
LSB
LSB
6
表16. ±6 g的自测输出(LSB)，10位分辨率
(TA = 25°C, VS = VDD I/O = 2.5 V)
轴
X
Y
Z
2
0
–2
–4
–6
2.0
最小值
16
−181
25
最大值
181
−16
294
单位
LSB
LSB
LSB
表17. ±12 g的自测输出(LSB)，10位分辨率
(TA = 25°C, VS = VDD I/O = 2.5 V)
X HIGH
X LOW
Y HIGH
Y LOW
Z HIGH
Z LOW
2.5
3.3
3.6
VS (V)
08791-242
SELF-TEST SHIFT LIMIT (g)
4
轴
X
Y
Z
图29. 自测输出变化限值与供电电压的关系
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最小值
8
−90
12
最大值
90
−8
147
单位
LSB
LSB
LSB
ADXL312
寄存器映射
表18. 寄存器映射
地址
十六进制
0x00
0x01至0x1D
0x1E
0x1F
0x20
0x21
0x22
0x23
0x24
0x25
0x26
0x27
0x28
0x29
0x2A
0x2B
0x2C
0x2D
0x2E
0x2F
0x30
0x31
0x32
0x33
0x34
0x35
0x36
0x37
0x38
0x39
十进制
0
1至29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
名称
DEVID
保留
OFSX
OFSY
OFSZ
保留
保留
保留
THRESH_ACT
THRESH_INACT
TIME_INACT
ACT_INACT_CTL
保留
保留
保留
保留
BW_RATE
POWER_CTL
INT_ENABLE
INT_MAP
INT_SOURCE
DATA_FORMAT
DATAX0
DATAX1
DATAY0
DATAY1
DATAZ0
DATAZ1
FIFO_CTL
FIFO_STATUS
类型
R
复位值
11100101
R/W
R/W
R/W
00000000
00000000
00000000
R/W
R/W
R/W
R/W
00000000
00000000
00000000
00000000
R/W
R/W
R/W
R/W
R
R/W
R
R
R
R
R
R
R/W
R
00001010
00000000
00000000
00000000
00000010
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
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描述
器件ID。
保留。不要操作。
X轴偏移。
Y轴偏移。
Z轴偏移。
保留。不要操作。
保留。不要操作。
保留。不要操作。
运动阈值。
非运动阈值。
非运动时间。
轴使能控制运动和非运动检测。
保留。不要操作。
保留。不要操作。
保留。不要操作。
保留。不要操作。
数据速率及功耗模式控制。
省电特性控制。
中断使能控制。
中断映射控制。
中断源。
数据格式控制。
X轴数据0。
X轴数据1。
Y轴数据0。
Y轴数据1。
Z轴数据0。
Z轴数据1。
FIFO控制。
FIFO状态。
ADXL312
在运动检测的交流耦合工作模式下，运动检测开始时的加
寄存器定义
速度值为参考值。在此基础上，将新的加速度采样与该参
寄存器0x00—DEVID(只读)
D7
1
D6
1
D5
1
D4
0
D3
0
D2
1
D1
0
D0
1
DEVID寄存器保存0xE5的固定器件ID代码。
寄存器0x1E、0x1F、0x20—OFSX、OFSY、OFSZ(读/写)
OFSX、OFSY和OFSZ寄存器都为8位寄存器，在二进制补
码格式中提供用户设置偏移调整，比例因子为11.6 mg/LSB
(即0x7F = +1.5 g)。偏移寄存器的存储值自动添加到加速度
数据中，结果存储在输出数据寄存器中。
考值进行比较，如果差值幅度超过THRESH_ACT值，则器
件会触发运动中断。
同样，在非运动检测的交流耦合工作模式下，用参考值进
行比较，并在器件超过非运动阈值时更新该参考值。选择
参考值之后，器件将参考值与当前加速度的差值幅度与
THRESH_INACT进行比较。如果在TIME_INACT中设定的
时间内差值低于THRESH_INACT的值，则认为器件处于
非运动状态，并触发非运动中断。
寄存器0x24—THRESH_ACT(读/写)
THRESH_ACT寄存器为8位寄存器，保存检测运动的阈
值。数据格式无符号；因此，运动事件的幅度与THRESH_ACT
寄存器的值进行比较。比例因子为46.4 mg/LSB。
ACT_x使能位和INACT_x使能位
设置为1时，使能x、y或z轴参与检测运动或非运动。设置
为0时，从参与项排除选定轴。如果所有轴都被排除，该
功能禁用。运动检测时，所有参与轴为逻辑“或”，当任意
如果使能运动中断，值为0时，可能导致工作异常。
参与轴超过阈值时，运动功能触发。非运动检测时，所有
寄存器0x25—THRESH_INACT(读/写)
参与轴为逻辑“与”，只有在特定时限内所有参与轴低于阈
THRESH_INACT寄存器为8位寄存器，保存用于检测非运
值时，非运动功能才会触发。
动的阈值。数据格式无符号；因此，非运动事件的幅度与
寄存器0x2C—BW_RATE(读/写)
THRESH_INACT寄存器的值进行比较。比例因子为46.4 mg/LSB。
如果使能非运动中断，值为0时，可能导致工作异常。
D7
0
寄存器0x26—TIME_INACT(读/写)
LOW_POWER位
TIME_INACT寄存器为8位寄存器，包含无符号时间值，
LOW_POWER位设置为0时，选择正常操作；设置为1时，
表示加速度值必须在多长时间内小于THRESH_INACT寄
选择低功率操作，而此时噪声有所增加(详情见“功耗模式”
存器中值，才能宣布存在非运动。比例因子为1 sec /LSB。有
部分)。
别于其他使用未滤波数据(见“阈值”部分)的中断功能，该
速率位
非运动功能采用滤波输出数据。要触发非运动中断，必须
这些位能选择器件带宽和输出数据速率(详见表6和表7)。
生成至少一个输出采样点。如果TIME_INACT寄存器设置
默认值为0x0A，转换为100Hz的输出数据速率。应选择适
值小于输出数据速率的时间常数，将导致功能反应迟钝。
合所选通信协议和频率的输出数据速率。选择太高输出数
当输出数据小于THRESH_INACT寄存器的值，值为0导致
据速率和低通信速度会导致采样丢弃。
中断。
D5
0
D4
LOW_POWER
D3
D2
D1
速率
D0
寄存器0x2D—POWER_CTL(读/写)
寄存器0x27—ACT_INACT_CTL(读/写)
D7
ACT交流/直流
D3
INACT交流/直流
D6
0
D6
ACT_X使能
D2
INACT_X使能
D5
ACT_Y使能
D1
INACT_Y使能
D4
ACT_Z使能
D0
INACT_Z使能
D7
0
D6
0
D5
链接
D4
AUTO_SLEEP
D3
测量
D2
休眠
D1 D0
唤醒
链接位
当链接位设置为1且运动和非运动功能均使能时，运动功
ACT交流/直流位与INACT交流/直流位
能启动将延迟，直到检测到非运动。检测到运动后，非运
设置为0时，选择直流耦合操作；设置为1时，则使能交流
动检测开始，运动检测停止。该位链接运动和非运动功
耦合操作。在直流耦合工作模式下，将当前加速度幅度直
能。此位设置为0时，非运动功能和运动功能同时进行。
接与THRESH_ACT和THRESH_INACT进行比较，以确定
其他信息见“链接模式”部分。
检测到的是运动还是非运动。
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ADXL312
链接位清零后，建议将器件置于待机模式，然后复位为测
唤醒位
量模式，随后写入。这样做是为了确保如果手动禁用休眠
如表19所述，这些位控制休眠模式下的读取频率。
模式，该器件适当偏置，否则，链接位后的前几个数据采
表19. 休眠模式下的读取频率
样点清零后，可能会有额外的噪声，特别是该位清零后器
件为休眠状态时。
AUTO_SLEEP位
如果链接位置位，通过将AUTO_SLEEP位设为1，可使
ADXL312在检测到非运动时(即加速度小于THRESH_INACT值
设置
D1
0
0
1
1
D0
0
1
0
1
频率(Hz)
8
4
2
1
并且至少持续了TIME_INACT中指定的时间)切换到休眠模
寄存器0x2E—INT_ENABLE(读/写)
式。设为0时则禁止自动切换至休眠模式。有关更多信
AUTO_SLEEP清零后，建议将器件置于待机模式，然后复
D7
DATA_READY
D3
非运动
位为测量模式，随后写入。这样做是为了确保如果手动禁
通过该寄存器的各个位设置为1，可以使能相应功能，来
用睡眠模式，该器件适当偏置，否则，AUTO_SLEEP位后
生 成 中 断 ； 设 置 为 0时 ， 则 阻 止 这 些 功 能 产 生 中 断 。
的前几个数据采样点清零后，可能会有额外的噪声，特别
DATA_READY位、水印位和溢出位仅使能中断输出；这
是该位清零后器件为休眠状态时。
些功能总是处于使能状态。建议在使能其输出前进行中断
测量位
配置。
测量位设置为0时，将器件置于待机模式；设置为1，则置
寄存器0x2F—INT_MAP(读/写)
息，请参见本节的休眠位描述。
D6
N/A
D2
不适用
休眠位设置为0时，将器件置于普通工作模式；设置为1时，
置于休眠模式。休眠模式会抑制DATA_READY(参见寄存
该寄存器的任意位设置为0时，将发送对应中断到INT1引
器0x2E、寄存器0x2F和寄存器0x30)、停止对FIFO的数据传
脚；设置为1时，则发送到INT2引脚。给定引脚的所有选
输并将采样速率切换至唤醒位规定的值。休眠模式下，只
定中断都为逻辑“或”。
有运动功能可以使用。
寄存器0x30—INT_SOURCE(只读)
休眠位
休眠位清零后，建议将器件置于待机模式，然后复位为测
量模式，随后写入。这样做是为了确保如果手动禁用睡眠
模式，该器件适当偏置，否则，休眠位后的前几个数据采
样点清零后，可能会有额外的噪声，特别是该位清零后器
件为休眠状态时。
D7
DATA_READY
D3
非运动
D6
不适用
D2
不适用
D5
不适用
D1
水印
D4
运动
D0
溢出
D7
DATA_READY
D3
非运动
于测量模式。ADXL312以功耗最小的待机模式上电。
D6
不适用
D2
不适用
D5
N/A
D1
水印
D5
不适用
D1
水印
D4
运动
D0
溢出
D4
运动
D0
溢出
该寄存器中的位置1表示对应功能已触发事件，值为0则表
示没有相应的事件发生。不管INT_ENABLE寄存器设置如
何，如果有相应的事件发生，DATA_READY位、水印位
和溢出位始终会置位，并通过读取DATAX、DATAY和
DATAZ寄存器数据来清零。如FIFO部分的FIFO模式描述
所述，DATA_READY和水印位可能需要多次读取。通过
读取INT_SOURCE寄存器，其他位和相应的中断清零。
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ADXL312
输出数据为二进制补码，DATAx0为最低有效字节，DATAx1
寄存器0x31—DATA_FORMAT(读/写)
D7
SELF_TEST
D6
SPI
D5
INT_INVERT
D4
0
D3
FULL_RES
D2
对齐
D1 D0
范围
DATA_FORMAT寄存器控制寄存器0x32至寄存器0x37的数
据显示。除±12 g范围以外的所有数据必须剪除，避免翻转。
SELF_TEST位
为最高有效字节，其中x代表X、Y或Z。DATA_FORMAT寄存器
(地址0x31)控制数据格式。建议所有寄存器执行多字节读
取，以防止相继寄存器读取之间的数据变化。
寄存器0x38—FIFO_CTL(读/写)
SELF_TEST位设置为1时，自测力应用至传感器，造成输
D7
D6
FIFO_MODE
出数据转换。值为0时，禁用自测力。
FIFO_MODE位
SPI位
这些位设置FIFO模式，如表21所述。
SPI位值为1时，将器件置于3线式SPI模式；值为0时，则将
表21. FIFO模式
器件置于4线式SPI模式。
设置
D7 D6
0
0
0
1
模式
旁路
FIFO
功能
FIFO旁路。
FIFO收集多达32个值，然后停止收集
数据，只有FIFO未填满时，才收集新
的数据。
1
0
流
FIFO保存最后32个数据值。FIFO填满
时，新数据覆盖最早的数据。
1
1
触发
通过触发位触发时，FIFO保存触发事
件前的最后数据采样点，然后继续收
集数据，直到填满。FIFO填满后，不
再收集新的数据。
INT_INVERT位
INT_INVERT位值为0时，将中断设为高电平有效；值为1时，
D5
触发器
则将中断设为低电平有效。
FULL_RES位
当此位值设置为1时，该器件为全分辨率模式，输出分辨
率随着范围位设置的g范围以2.9 mg/LSB的比例因子而增
加。FULL_RES位设置为0时，该器件为10位模式，范围位
决定最大g范围和比例因子。
对齐位
对齐位设置为1时，选择左对齐(MSB)模式；设置为0时，
选择右对齐模式，并带有符号扩展功能。
D2
D1
采样点
D0
触发位
触发位值为0时，将触发模式下的触发事件链接至INT1；
采样点位
这些位设置g范围，如表20所述。
这些位的功能取决于选定的FIFO模式(见表22)。采样点位
表20. g范围设置
D1
0
0
1
1
D3
值为1时，则链接至INT2。
范围位
设置
D0
0
1
0
1
D4
设置值为0时，不管选择哪种FIFO模式，INT_SOURCE寄
存器中的水印状态位都会立即置位。触发模式下，如果采
g范围
±1.5 g
±3 g
±6 g
±12 g
样点位值为0，可能会出现工作异常。
表22. 采样点位功能
寄 存 器 0x32至 0x37—DATAX0、 DATAX1、 DATAY0、
DATAY1、DATAZ0和DATAZ1(只读)
这6个寄存器(寄存器0x32至寄存器0x37)都为8位寄存器，
FIFO模式
旁路
FIFO
流
触发
用于保存各轴的输出数据。寄存器0x32和0x33保存x轴输出
数据，寄存器0x34和0x35保存y轴输出数据，寄存器0x36和
0x37则保存z轴输出数据。
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采样点位功能
无。
指定触发水印中断需要的FIFO条目数。
指定触发水印中断需要的FIFO条目数。
指定触发事件之前在FIFO缓冲区要保留的
FIFO采样点数。
ADXL312
0x39—FIFO_STATUS(只读)
D7
FIFO_TRIG
D6
0
D5
条目位
D4
D3
D2
条目
D1
D0
这 些 位 报 告 FIFO存 储 的 数 据 值 数 量 。 通 过 DATAX、
DATAY和DATAZ寄存器，可从FIFO收集数据。FIFO应采
FIFO_TRIG位
取突发读取模式或多字节读取模式，因为FIFO的任意(单
FIFO_TRIG位值为1表示有触发事件发生，值为0则表示无
字节或多字节)读取后，每个FIFO水平清零。FIFO可最多
FIFO触发事件发生。
存储32个条目，相当于任何时间内最多有33项条目，因为
器件的输出滤波器有一项附加条目。
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ADXL312
应用信息
电源去耦
通过抽取器件内常见采样频率，达到较低的输出数据速
建议在VS处连接一个1 μF钽电容(CS)并在VDD I/O处连接一个
率。运动检测功能使用非抽取数据来执行。由于输出数据
0.1 μF陶瓷电容(CI/O)且这两个电容应置于ADXL312电源引脚附
的带宽随数据速率而改变，且低于非抽取数据的带宽，因
近，以便对加速度计进行充分去耦，从而消除电源噪声。
此检查加速度计输出时用于确定运动的高频率和高g数据
如果需要进一步去耦，与VS串联一个不大于100Ω的电阻或
可能不会出现。这可能会导致在加速度数据似乎不满足用
氧化铁磁珠，可能会起作用。此外，将VS上的旁路电容增
户针对相应功能设置的条件时触发功能。
加到10 μF钽电容与0.1 μF陶瓷电容并联，也可以改善噪声。
链接模式
应注意确保ADXL312地与电源地之间的连接具有低阻抗，
链接位的功能是通过设置使器件仅查找非运动之后的运
因为通过地传输的噪声与通过V S传输的噪声具有类似效
动，从而减少处理器必须服务的运动中断数量。为确保该
果。建议VS和V DD I/O采用单独的电源，以尽量减少VS电源
功能正常工作，处理器必须仍能通过读取INT_SOURCE寄
的数字时钟噪声。如果不可行，如前面提到的，可能需要
存器(地址0x30)进而清除中断来响应运动和非运动中断。
对电源进行额外滤波。
如果运动中断不清除，器件无法进入自动休眠模式。
机械安装注意事项
休眠模式与低功耗模式
VS
在要求低数据速率和低功耗(牺牲噪声性能)的应用中，建
VDD I/O
CS
议使用低功耗模式。使用低功耗模式时会保留DATA_READY
CI/O
中断和FIFO功能，以便对加速度数据进行后处理。休眠模
VS
VDD I/O
式虽能提供低数据速率和低功耗，但并不进行数据采集。
ADXL312
INTERRUPT
CONTROL
INT1 SDO/ALT ADDRESS
SCL/SCLK
INT2
GND
CS
3-WIRE OR
4-WIRE SPI
OR I2C
INTERFACE
不过，如果休眠模式与自动休眠模式和链接模式一起使
08791-035
SDA/SDI/SDIO
用，则检测到非运动时，器件可以自动切换到低功耗、低
采样速率模式。为了防止产生多余非运动中断，将自动禁
用非运动中断功能，并使能运动功能。ADXL312处于休眠
图30. 应用图
ADXL312应安装在PCB牢固安装点附近位置。如图31所
模式时，主机处理器也可置于休眠模式或低功耗模式，以
示，如将ADXL312安装在无支撑的PCB位置，由于PCB振
节省大量系统功耗。检测到运动时，加速度计自动切换回
动未受到抑制，可能会导致明显测量误差。将加速度计安
应用的原始数据速率，并提供运动中断，该中断可用于唤
装在牢固安置点附近，确保加速度计上的任何PCB振动高
醒主机处理器。与发生非运动事件时类似，将禁用运动事
于加速度计的机械传感器的共振频率，从而加速度计的振
件检测，并使能非运动功能。
动实际可忽略。多个安装点时，接近传感器和/或较厚的
PCB也有助于降低系统共振对传感器性能的影响。
阈值
ACCELEROMETERS
MOUNTING POINTS
08791-036
PCB
图31. 错误放置的加速度计
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ADXL312
使用自测
使 能 数 据 ， 即 XST_ON、 YST_ON和 ZST_ON。 然 后 ， 通 过 将
自测变化定义为使能自测时轴的加速度输出与自测禁用时
DATA_FORMAT寄存器(地址0x31)的位D7清零来禁用自
同一轴的加速度输出之间的差值(见表1的尾注4)。该定义
测。
假设传感器不在这两个测量间移动，因为如果传感器移
根据自测使能时和禁用时的存储值来计算自测变化，如下
动，非自测相关移位会破坏测试。
所示：
准确的自测测量需要ADXL312正确配置。器件应设置成大
XST = XST_ON − XST_OFF
于 或 等 于 100Hz的 数 据 速 率 。 这 样 做 是 为 了 确 保 向
YST = YST_ON − YST_OFF
BW_RATE寄存器(地址0x2C)的速率位(位D0至位D3)写入
ZST = ZST_ON − ZST_OFF
大于或等于0x0A的值。器件也必须置于正常功耗模式，方
法 是 确 保 BW_RATE寄 存 器 的 LOW_POWER位 清 零
(LOW_POWER位= 0)，以启动自测测量。建议将器件设置
为全分辨率12 g模式，以确保整个自测移位有足够的动态
范围。这可通过将DATA_FORMAT寄存器(地址0x31)的位
D3置1并将值0x03写入DATA_FORMAT寄存器(地址0x31)
的范围位(位D1和位D0)来完成。这将产生很高的测量动态
范围和2.9 mg/LSB的比例因子。
由于各轴的测量输出以LSB表示，因此XST、YST和ZST也同
样以LSB表示。如果配置为全分辨率模式，这些值可以转
换为加速度的g值，方法是用2.9 mg/LSB的比例因子乘以每
个值。此外，表14至表17对应于转换为LSB的自测范围，
并可与VS为3.3 V时测得的自测变化比较。其他电压下，最
小和最大自测输出值应根据(乘以)表13所示的比例因子进
行调整。如果器件置于±1.5 g、10位或全分辨率模式下，
则应使用表14列出的值。虽然可使用固定10位模式或12 g
针对准确自测测量对器件进行配置后，应从传感器读取x
以外的范围，但必须使用一组不同的值，如表15至表17所
轴、y轴和z轴加速度数据的多个样本并取平均值。系统设
示。使用低于6 g的范围可能会导致动态范围不足，在选择
计人员可选择取平均值的样本数，但建议起点为0.1秒的有
自测测量的操作范围时应考虑到这点。
效数据，也就相当于在数据速率为100 Hz时选择10个样
如果自测变化在有效范围内，测试被认为是成功的。一般
本。平均值应储存并适当标记为自测禁用数据，即XST_OFF、
YST_OFF和ZST_OFF。
来说，如果实现最小的变化幅度，器件视为合格。不过，
变化大于最大幅度的器件不一定有故障。
然后，应将DATA_FORMAT寄存器(地址0x31)的位D7置1
来使能自测。使能自测后，输出需要一些时间(约4个样本)
来建立。输出建立后，应再次捕获x轴、y轴和z轴加速度数
据的多个样本并取平均值。建议选择与之前相同数量的样
本来求取此平均值。平均值应再次储存并适当标记为自测
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ADXL312
高数据速率的数据格式
DATAx0寄存器的位D4；而对于±12 g，则为DATAx0寄存
3200Hz和1600Hz输出数据速率下的数据格式变化取决于工
器的位D3，如图33所示。
作模式(全分辨率或固定10位分辨率)和所选输出范围。
在固定10位分辨率模式，当输出数据速率为3200 Hz和1600 Hz
在全分辨率或±1.5 g、10位分辨率模式下，输出数据字的
且输出范围为±3 g、±6 g和±12 g时，得到的LSB有效且随着
LSB始终为0。数据右对齐时，这对应于DATAx0寄存器的
应用的加速度而变化。因此，在这些工作模式中，输出数
位D0，如图32所示。数据左对齐且器件在±1.5 g、10位分
据右对齐时，位D0并不总为0；输出数据左对齐时，位D6
辨率模式下时，输出数据字的LSB为DATAx0寄存器的位
并不总为0。以800Hz或更低的数据速率工作时，在所有范
D6。在全分辨率模式下，数据左对齐时，LSB的位置根据
围内和模式下均可得到有效的LSB，且LSB随着应用的加速
选定的输出范围而变化。对于±1.5 g范围，LSB为DATAx0寄存
度而变化。
器的位D6；对于±3 g，则为DATAx0的位D5；对于±6 g，则为
DATAx1 REGISTER
DATAx0 REGISTER
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
0
OUTPUT DATA-WORD FOR
±12g, FULL-RESOLUTION MODE.
OUTPUT DATA-WORD FOR ±1.5g, 10-BIT
AND ±1.5g, FULL-RESOLUTION MODES.
08791-145
THE ±3g AND ±6g FULL-RESOLUTION MODES HAVE THE SAME LSB LOCATION AS THE ±1.5g
AND ±12g FULL-RESOLUTION MODES, BUT THE MSB LOCATION CHANGES TO BIT D2 AND
BIT D3 OF THE DATAx1 REGISTER FOR ±3g AND ±6g, RESPECTIVELY.
图32. 输出数据右对齐时，全分辨率和±1.5 g、10位分辨率工作模式下的数据格式
DATAx1 REGISTER
DATAx0 REGISTER
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
0
MSB FOR ALL MODES
OF OPERATION WHEN
LEFT JUSTIFIED.
LSB FOR ±1.5g, FULL-RESOLUTION
AND ±1.5g, 10-BIT MODES.
LSB FOR ±3g, FULL-RESOLUTION MODE.
LSB FOR ±6g, FULL-RESOLUTION MODE.
FOR 3200Hz AND 1600Hz OUTPUT DATA RATES, THE LSB IN THESE MODES IS ALWAYS 0.
ADDITIONALLY, ANY BITS TO THE RIGHT OF THE LSB ARE ALWAYS 0 WHEN THE OUTPUT
DATA IS LEFT JUSTIFIED.
图33. 输出数据左对齐时，全分辨率和±1.5 g、10位分辨率工作模式下的数据格式
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08791-146
LSB FOR ±12g, FULL-RESOLUTION MODE.
ADXL312
10k
噪声性能
X-AXIS
Y-AXIS
Z-AXIS
(BW_RATE寄存器(地址0x2C)中的LOW_POWER位 = 0)的
最佳情况噪声。在数据速率小于100Hz的正常功耗模式
下，ADXL312的噪声等同于100Hz输出数据速率下所产生
的噪声(以LSB表示)。如果数据速率大于100Hz，每当数据
速率加倍时，噪声即大致变大√2倍。例如，在400Hz的输
出数据速率下，x轴和y轴的典型噪声小于2.0 LSB rms，z轴
ALLAN DEVIATION (µg)
表1所示的噪声规格对应于ADXL312在正常功耗模式下
1k
100
0.1
1
10
100
= 1)下，对于所有有效数据速率，ADXL312的噪声均为常
AVERAGING PERIOD,
数，如表7所示。x轴和y轴的典型值小于2.4 LSB rms，z轴
图34. 艾伦偏差
1k
10k
08791-251
10
0.01
低功耗模式(BW_RATE寄存器(地址0x2C)的LOW_POWER位
3.6
08791-252
的典型噪声小于3.0 LSB rms。
(s)
的典型值小于3.5 LSB rms。
的1/f转折频率很低，允许大约100 μg的绝对分辨率(假定存
在足够积分时间)。该图还显示x轴和y轴的噪声密度为
340 μg/√Hz，z轴为470 μg/√Hz。
PERCENTAGE OF NORMALIZED NOISE (%)
130
图34显示了ADXL312的典型艾伦偏差。如图所示，该器件
120
X-AXIS
Y-AXIS
Z-AXIS
110
100
90
80
70
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
SUPPLY VOLTAGE, VS (V)
图35. 归一化噪声与电源电压VS 的关系
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3.4
ADXL312
加速度灵敏度轴
AZ
AX
08791-042
AY
图36. 加速度灵敏度轴(沿敏感轴加速时相应输出电压增加)
XOUT = +1g
YOUT = 0g
ZOUT = 0g
TOP
TOP
XOUT = 0g
YOUT = +1g
ZOUT = 0g
XOUT = –1g
YOUT = 0g
ZOUT = 0g
XOUT = 0g
YOUT = 0g
ZOUT = +1g
图37. 输出响应与相对于重力的方向的关系
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XOUT = 0g
YOUT = 0g
ZOUT = –1g
08791-043
TOP
XOUT = 0g
YOUT = –1g
ZOUT = 0g
TOP
GRAVITY
ADXL312
焊接温度曲线
USER TP ≤TC
SUPPLIER TP ≥TC
TC
TC –5°C
SUPPLIER tP
USER tP
TP
tP
MAXIMUM RAMP UP RATE = 3°C/s
TC –5°C
MAXIMUM RAMP DOWN RATE = 6°C/s
TEMPERATURE
TL
tL
TSMAX
PREHEAT AREA
TSMIN
25
08791-038
tS
TIME 25°C TO PEAK
TIME
图38：推荐的焊接温度曲线
表23：推荐的焊接温度曲线1,2
条件
Sn63/Pb37
曲线特征
平均斜坡速率(T L至T P)
预热
最低温度(TSMIN)
最高温度(T SMAX)
时间(TSMIN 至TSMAX) (tS)
TSMAX至T L
上斜坡速率
液态维持时间(TL)
液态温度(TL)
时间(t L)
峰值温度(TP)
实际峰值温度±5°C以内的时间(t P)
下斜坡速率
从25°C至峰值温度的时间
1
2
无铅
3°C/秒(最大值)
100°C
150°C
60至120秒
150°C
200°C
60至180秒
3°C/秒
183°C
217°C
60至150秒
60至150秒
240°C + 0°C/−5°C
260°C + 0°C/−5°C
10至30秒
20至40秒
6°C/秒(最大值)
6分钟(最大值)
8分钟(最大值)
基于JEDEC标准J-STD-020D.1
要得到最好结果，焊接外形应符合所用焊膏厂家的推荐规范。
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ADXL312
外形尺寸
0.30
0.25
0.18
1
0.50
BSC
3.70
3.60 SQ
3.50
EXPOSED
PAD
17
1.55
1.45
1.35
8
16
9
BOTTOM VIEW
0.05 MAX
0.02 NOM
COPLANARITY
0.05
0.20 REF
SEATING
PLANE
0.20 MIN
FOR PROPER CONNECTION OF
THE EXPOSED PAD, REFER TO
THE PIN CONFIGURATION AND
FUNCTION DESCRIPTIONS
SECTION OF THIS DATA SHEET.
12-03-2010-B
TOP VIEW
0.45
0.40
0.35
PIN 1
INDICATOR
32
25
24
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-254-LJJD.
图39. 32引脚引脚架构芯片级封装[LFCSP_LQ] 5 mm × 5 mm
厚四方体(CP-32-17)
尺寸单位：mm
5.34 mm
0.57 mm
0.30 mm
3.60 mm
0.30 mm
0.30 mm
0.50 mm
图40. 样片焊盘布局(焊盘图形)
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08791-038
PIN 1
INDICATOR
5.10
5.00 SQ
4.90
ADXL312
订购指南
型号1, 2
ADXL312WACPZ
ADXL312WACPZ-RL
ADXL312ACPZ
ADXL312ACPZ-RL
测量范围
±1.5 g, ±3 g, ±6 g,
±12 g
±1.5 g, ±3 g, ±6 g,
±12 g
±1.5 g, ±3 g, ±6 g,
±12 g
±1.5 g, ±3 g, ±6 g,
±12 g
额定电压(V)
3.3
温度范围
−40°C至+105°C
3.3
−40°C至+105°C
3.3
−40°C至+105°C
3.3
−40°C至+105°C
EVAL-ADXL312Z
EVAL-ADXL312Z-M
EVAL-ADXL312Z-S
1
2
封装描述
32引脚引脚架构芯片级封装
[LFCSP_LQ]
32引脚引脚架构芯片级封装
[LFCSP_LQ]
32引脚引脚架构芯片级封装
[LFCSP_LQ]
32引脚引脚架构芯片级封装
[LFCSP_LQ]
评估板
评估板
评估板
Z = 符合RoHS标准的器件
W = 通过汽车应用认证
汽车应用级产品
ADXL312W生产工艺受到严格控制，以提供满足汽车应用的质量和可靠性要求。请注意，车用型号的技术规格可能不
同于商用型号；因此，设计人员应仔细阅读本数据手册的“技术规格”部分。只有显示为汽车应用级的产品才能用于汽
车应用。欲了解特定产品的订购信息并获得这些型号的汽车可靠性报告，请联系当地ADI客户代表。
I2C指最初由Philips Semiconductors(现为NXP Semiconductors)开发的一种通信协议。
©2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and
registered trademarks are the property of their respective owners.
D08791sc-0-12/10(0)
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封装选项
CP-32-17
CP-32-17
CP-32-17
CP-32-17
工商网监
湘ICP备2023018690号
