创新IC助汽车远离车祸

时钟频率乘以1、2、4或8，因此使用低至25MHz的时钟源就能实现200Msample/s采样率。外部时钟源甚至可以与FPGA/DSP/微控制器使用的时钟相同。

此外，这款ADC的1kB缓存能够降低对FPGA、DSP或微控制器的速度和复杂性要求。该缓存能以最高不超过200MHz的任何速率读取，也可以旁路掉不用，在这种情况下，数据将以ADC采样率连续输出。在读取缓存时可以将转换器功能关闭以节省电能。

防止侧翻

ADI公司在汽车安全方面提供了多款不同类型的微机电系统(MEMS)器件。该公司在几十年前研制气囊系统的加速度计就开始这方面的研究了。今天，ADI的MEMS陀螺仪可以在汽车处于侧翻危险时通过调节刹车压力来防止某些类型的车祸。如果陀螺仪检测到汽车即将失控，差动制动器就会启动以将汽车带回到平直行驶状态。

这种陀螺仪系统还被用于GPS系统中的航位推测功能，该功能能够在临时失去卫星信号时继续提供定位信息。

据ADI公司透露，这款陀螺仪的电子和机械结构都集成在同一基板上。系统由一个机械传感器结构和两组电子元件组成。一组用于驱动发生科里奥利(Coriolis)效应的谐振器结构中的振动，另一组用于检测电容结构中由科里奥利力导致的位移。

更具体地讲，在这种MEMS陀螺仪中，有一个包含谐振块的框体通过弹簧连接到基板。在一个方向(本例中为上和下)上以谐振频率驱动这个谐振块，而弹簧的安装相对谐振运动呈90度。

在汽车行驶过程中，当谐振块远离旋转中心移动时，科里奥利效应将使它加速往右边移动，从而给框体施加一个向左的反作用力。当谐振块向旋转中心移动时，将产生一个向右的力。这种移动将改变电容结构中交叉感应的叉指间距离，从而导致电容容量的改变，并被读作角速度的变化(图2)。

图2：ADI的MEMS陀螺仪结构(a)包含了一个由弹簧支撑的谐振块和一个电容部件，在电容结构中，一块“板”(实际上是一组手指)固定在框体上，另一块随谐振块移动。当它在距运动中心的任意距离发生旋转时(b)，发生的角位移将在振动块上产生科里奥利效应，从而改变电容值。

电容是一种由许多叉指组成的平面结构。机电振荡器在其谐振点(约15kHz)驱动这个机械结构。

设计检测电路的挑战非常艰巨。实际谐振器的位移在10 μm数量级，但电容中的物理位移只有1埃数量级——大约相当于氢原子的尺寸。从电气角度看，这种位移导致的实际电容变化量约为90aF(attoFarad)。但噪声的存在意味着电路必须能够处理约16费米(16×10-15米)移动产生的约12zF(zeptoFarad)电容容量变化。

虽然许多读者对几乎每个科学博物馆大厅中都会看到的旋转陀螺和傅科摆(Foucault pendulums)中的科里奥利效应都非常熟悉，但描述这些器件时只能简单地说，“就像微型傅科摆一样。”ADI公司在其线性电路设计手册中详细解释了这一过程。

陀螺仪用于测量角速度，即物体旋转得有多快。以合适的空间角度组合三个陀螺仪可以提供三维的角运动信息：偏航角、倾斜度和摇摆度。

MEMS陀螺仪的灵敏度测量单位是每秒每度毫伏(mV/°/s)。例如ADI公司的模拟器件ADXRS300，其额定灵敏度是5mV/°/s，在满量程输入300°/s条件下输出为1.5V。ADI公司更加复杂的产品可以集成3个轴，并提供具有自校准功能的数字输出。

电容变化是非常微小的，这意味着噪声问题是一个艰巨的挑战。将包括放大器和滤波器在内的电路与机械传感器放置在同一裸片上很有必要，这样可以将以谐振器频率变化的差分信号依据相关性从噪声中提取出来。

一共有两种噪声源：随机的原子振动以及来自空气分子的撞击。奇怪的是，将电容结构裸露在空气中可以取得更好的性能，即使代价是会产生额外的随机噪声，因为空气相当于给内部结构加了一个防震的垫子。

ADI公司的某些陀螺仪利用了某种技巧来抑制高达1000g的冲击。它们使用两个谐振块以差分方式检测信号，并能抑制与角运动不相关的共模外部加速。

两个谐振块在机械上是独立的，并且驱动相位差180°。因此，它们测量相同的旋转幅度，但它们的输出是相反方向的。这样能抵消同时影响两个传感器的非旋转信号，并使得使用两个信号之差测量角速度成为可能。

电源总线上的瞬态干扰保护

自适应速度控制和侧翻保护都是安全方面的问题。但芯片制造商在汽车产品方面的创新已经延伸到了更加基本的系统，例如运行这些乘客保护电子器件的电源总线以及重要性较低的一些系统，包括信息娱乐和导航系统。

如何保护电源总线上的器件免受瞬时电压的干扰？问题看似简单，但设计实现起来并不容易。凌力尔特公司(Linear)的LTC6802和LTEC6803两款产品可用于监视混合动力和纯电动汽车(EV)的电池组中