1. 概述

AS3000加速度计是高性能电容式MEMS数字加速度计，主要用于地震、振动和倾角测量等。采用高性能ASIC与MEMS传感器组成闭环系统，噪声、动态范围、非线性、重复性、温度漂移、抗冲击等性能优越，是目前行业内最具竞争优势的产品之一。

AS3000支持SPI数字输出和模拟差分输出，支持片内温度补偿和非线性补偿。

2. 产品特性

Ÿ 闭环电容式MEMS数字加速度计

Ÿ 电源电压：4.75V ~5.25V

Ÿ 工作功耗：45mW

Ÿ 量程：±2g /±3g

Ÿ 工作温度：-45℃ ~ +85℃

Ÿ 输出：模拟差分输出/SPI数字输出

Ÿ 低噪声、高带宽

Ÿ 支持Powerdown模式

Ÿ 支持片外时钟和片内时钟

Ÿ 支持片外同步

Ÿ 支持传感器自检

Ÿ 内建温度传感器

Ÿ 支持片内三阶温度补偿和非线性补偿

Ÿ 振动可靠性：20grms,随机振动，[20, 2000Hz]

Ÿ 抗冲击：6000g，0.15ms

Ÿ 封装：CLCC20（9.0mm*9.0mm）

3. 典型应用领域

Ÿ 地震

Ÿ 结构监测

Ÿ 地质灾害监测

Ÿ 能源勘探

Ÿ 工程物探

Ÿ 倾角测量

Ÿ 风电

Ÿ 振动仪器

Ÿ 物联网

4．引脚描述

图4.1  AS3000引脚排布图 ( 顶视 )

AS3000加速度计采用标准LCC20陶瓷封装，图4.1为其引脚排布图，引脚定义描述见表4.1。

表4.1  AS3000引脚定义描述

5. 技术指标

5.1 共性指标

测试条件：电源5V，T_A=25℃，除非另有说明

5.2 AS3002A技术指标

测试条件：VDD=5V，T_A=25℃，差分输出，除非另有说明

注： ①动态范围（DR）计算公式：DR=20*log10(0.5FS/√2/noise)，例：量程±2g，noise(0.1～100Hz)为3ug，

则DR=20*log10(0.5*4/√2/3e-6)=113.5dB。

②未进行温度补偿。

5.3 AS3003技术指标

测试条件：VDD =5V，T_A=25℃，差分输出，除非另有说明

注： ①动态范围（DR）计算公式：DR=20*log10(0.5FS/√2/noise)，例：量程±3g，noise(0.1～100Hz)为11ug，

则DR=20*log10(0.5*6/√2/11e-6)=105.7dB。

②未进行温度补偿。

6.典型特性

7. 数字接口

7.1高速SPI数字接口特性

AS3000采用4线SPI MODE0模式通信，AS3000为从机。

支持最大时钟速率20MHz，主要用于高速数据采集。

图7.1 SPI接口时序图

表7.1 高速SPI采集接口时序说明

7.2高速SPI随机采集数据

外部SPI 主机可以通过地址0x51读出48位数据，MOSI的最高位为读写标志位，‘1’表示读取，‘0’表示写入，数据采集时需发送0xD1。数据包含1bit数据有效位标志、1路24bit数据输出、1bit 芯片异常标志输出、14bit温度输出、8bit数据校准输出。

AS3000随机采集数据模式如图7.2所示，上位机在采集数据时发送0XD1命令，再采集数据。当内部数据更新时，DRDY置为‘1’，当数据被SPI采集后，DRDY置为‘0’直至新的数据被更新，DRDY再次被置为‘1’。数据输出格式为：

1bit DRDY+24bit VOUT+1bit ERR+14bit TEMP+8bit CHECKSUM。

其中CHECKSUM[7:0] = VOUT[23:16] + VOUT[15:8] + VOUT[7:0] + {2`b0,TEMP[13:8]} + TEMP[7:0]。

系统时钟为8MHz时，数据输出速率为31.25KHz，SPI采用31.25KHz的2^N分频数据采集率时，可以等间隔的采集AS3000输出的数据。

图7.2 SPI数据采集时序图

AS3000加速度输出为24bit有符号数（1bit符号位，23bit数据位），温度输出为14bit有符号数（1bit符号位，13bit数据位），对应十进制的转换关系如表7.2所示。

表7.2 十六进制与十进制有符号数转换关系

7.3 高速SPI同步采集数据

AS3000可根据SYNC_OUT和SYNC_FILTER两个寄存器（见第10章节）的配置，在外同步管脚SYNC的上升沿到来时进行数据同步或复位滤波器，SYNC_FILTER的优先级高于SYNC_OUT。

AS3000外同步采集数据模式如图7.3所示，配置SYNC_FILTER=0，SYNC_OUT=1，在SYNC的上升沿锁定数据。

系统时钟为8MHz时，数据输出速率为31.25KHz，SYNC和SPI采用31.25KHz的2^N分频数据采集率时，可以等间隔的采集AS3000输出的数据。

图7.3 外同步采集数据时序（SYNC_FILTER=0，SYNC_OUT=1）

AS3000外同步复位数字滤波器如图7.4所示，配置SYNC_FILTER=1，SYNC_OUT=1/0，在SYNC的上升沿到来时，复位内部数字滤波器，经过2¹⁶*T_8MHz数据输出恢复正常。

图7.4 外同步复位滤波器时序图（SYNC_FILTER=0，SYNC_OUT=1）

表7.3 外同步复位滤波器时序说明

7.4 数据采集实例：高速SPI三路同步采集数据

三路同步采集第一种实现方法：三路轮询采集

3颗芯片共同接单路SYNC、SCK、MOSI、MISO；每颗芯片单独接一根CSN。

优点：MCU只需单路SPI解析程序。

缺点：SPI的速率要求比较高，在一个31.25KHz（或2^N降频）周期内完成三次SPI采集。

工作时序为：

1、SPI同时配置三路寄存器SYNC_FILTER=1（即发送24’h5EXX11，其中XX为滤波器寄存器选择），MCU发送SYNC高电平脉冲信号，等待Trst=2¹⁶*T_8MHz时间间隔；

2、SPI同时配置三路寄存器SYNC_OUT=1（即发送24’h5EXX12）；

3、MCU发送SYNC高电平脉冲信号，等待Tssu≥1.5us时间间隔；

4、SPI轮询采集三路数据；

5、重复以上3-4步骤，频率31.25KHz（或2^N降频）。

图7.5 外同步三路轮询采集数据时序

表7.4 外同步三路轮询采集数据时序说明

三路同步采集第二种实现方法：三路同时采集

3颗芯片共同接单路SYNC、CSN、SCK、MOSI；每颗芯片单独接一根MISO。

优点：SPI的速率要求比较低，在一个31.25KHz（或2^N降频）周期内完成一次SPI采集。

缺点：MCU需三路SPI解析程序。

工作时序为：

1、SPI同时配置三路寄存器SYNC_FILTER=1（即发送24’h5EXX11，其中XX为滤波器寄存器选择），MCU发送SYNC高电平脉冲信号，等待Trst=2¹⁶*T_8MHz时间间隔；

2、SPI同时配置三路寄存器SYNC_OUT=1（即发送24’h5EXX12）；

3、MCU发送SYNC高电平脉冲信号，等待Tssu≥1.5us时间间隔；

4、SPI同时采集三路数据；

5、重复以上3-4步骤，频率31.25KHz（或2^N降频）。

图7.6 外同三路同时采集数据时序

表7.5 外同三路轮询采集数据时序说明

8. 自检

自检命令发送时，SPI支持最大时钟速率200KHz，低速SPI接口时许如图8.1所示。

图8.1 SPI接口时序图

表8.1 低速SPI自检配置接口时序说明

自检启动命令为0x4102，时序如图8.2所示。

图8.2  SPI自检启动命令时序图

自检启动命令为0x4100，时序如图8.3所示。

图8.3 SPI自检停止命令时序图

系统收到自检命令后，会施加固定静电力在敏感结构上，使得系统有一个固定输出（具体加速度或者模拟输出后期更新），若无输出则器件失效/异常。

9 滤波器

9.1 CIC滤波器

AS3000具有5阶CIC抽取滤波器，对数字信号进行64倍下采样，抽取后数据速率降为F_8MHz/256，产生固定群延迟

640 x T_8MHz。

9.2 IIR低通滤波器

AS3000具有可编程数字IIR低通滤波器，输出数据带宽由寄存器BW_IIR设置，配置时需同时打开使能信号HREG_EN=1。

表9.3 IIR低通滤波器带宽配置

9.3 平滑滤波器

AS3000具有可编程数字平均滤波器，平均数据点数由寄存器Num_Ave设置，配置时需同时打开使能信号HREG_EN=1。

表9.2 平滑滤波器平均点数配置和群延迟

10. 寄存器映射

客户可用寄存器如表10.1所示，SPI支持最大时钟速率20MHz。在应用中配置AS3000时，配置0x5E、0x5F寄存器必须将0x5E[4] (HREG_EN滤波器配置使能)配置为1，可覆盖原寄存器配置。0x5E、0x5F寄存器需连续配置，掉电易失，配置时序如图10.1所示。

表10.1  寄存器表

表10.2  寄存器说明

图10.1  5E和5F寄存器配置时序图

片上温度补偿和非线性补偿

AS3000片上集成有三阶温度补偿和三阶非线性补偿。默认未标定此功能，用户如需三阶温度补偿和三阶非线性补偿，可联系本司。

11. 绝对最大额定参数

最大额定值是器件所能承受的极限条件，这些条件下不能保证器件性能，超出此极限值可能造成器件损坏，长期在绝对最大额定值下工作可能导致器件失效。

12. 操作注意事项

AS3000加速度计采用陶瓷管壳封装，不恰当的操作可能会导致封装失效，也可能对MEMS加速度计造成不可见的内部损害，导致电气故障或者可靠性问题。

应避免此器件掉在坚硬的物体表面上，以防导致传感器内部损伤。

此器件是ESD敏感器件，使用过程中必须采用适当的防静电措施。推荐以下使用指南：

◆ 在ESD可控的环境下使用本产品；

◆ 将此产品存放在有ESD保护的环境中，比如放在ESD安全的托盘里或者防静电袋中；

◆ 操作本产品时需要佩戴防静电手腕带和防静电手套。

ESD警告

13. 推荐应用电路

AS3000模拟差分输出应用电路如图13.1所示，需将第14脚拉高到VDDIO电平。

图13.1  AS3000加速度计推荐应用电路（模拟输出）

AS3000  SPI数字输出（默认）应用电路如图13.2所示， 第14脚悬空，此时第1引脚为外部同步输入引脚，若不需要外部同步第1引脚悬空即可。

图13.2  AS3000加速度计推荐应用电路（数字输出）

AS3000外部时钟并SPI数字输出应用电路如图13.3所示， 第14脚悬空，此时第1引脚为外部同步输入引脚，若不需要外部同步第1引脚悬空即可。外部时钟（8MHz）从第9脚（CLK）输入。

图13.3  AS3000加速度计推荐应用电路（外部时钟）

14. 推荐焊接方式

AS3000为一款高精度MEMS加速度计，为了保证良好的工作性能和可靠性，焊接时一定要注意：将器件放置平稳，不要震动，确保每个引脚都要均匀的焊接，保证器件平行于应用电路板，且整个器件受力要均匀。

AS3000推荐使用Sn63Pb37焊料，焊接曲线由供应商提供，并已由我司测试通过。典型曲线如下

实际使用时，根据所选的焊接材料适当调整以上参数（峰值温度不超过230℃）。

注意:器件回流完以后，禁止使用超声波清洗，以避免损坏器件内部微机电系统。

15.顶层标号说明

16. 外形尺寸

图8. AS3000封装（LCC20）外形尺寸图

封装尺寸如下表所示:

17．修订记录