MEMS加速计、陀螺仪和地磁感应计推动创新型消费电子应用发展

市场增长非常快，出货量预计从2008年的800万件，增长到2013年5.40亿，年复合增长率（CAGR）达到129%。

在现有的不同的磁感应计芯片制造技术中，各向异性磁阻(AMR)传感器的发展势头锐不可挡，因为能够提供高空间分辨率和高精度、低功耗，特别是低功耗对电池供电的便携设备至关重要。磁感应计的工作原理是通过测量电阻变化来确定磁场强度。

当在一个很薄的铁条上施加磁力线方向与经过铁条的电流方向垂直的磁场时，铁条内的电阻就会发生变化。这种传感器通常采用单臂电桥形式，如图4所示，电桥由静态阻值相同的磁阻构成。在测量过程中，电桥被通电压Vb，有电流通过电阻。只要施加磁场H，在四个相反放置的电阻器内，有两个电阻的磁化矢量转向电流，使电阻值变大，而另两个电阻的磁化矢量背离电流，使电阻值变小。在线性范围内，传感器输出与所施加的磁场强度成正比。

图 4:磁阻传感器:简图

随着手机成为传感器最热的应用领域，当配合加速计实现倾斜补偿罗盘应用时，磁感应计越来越被市场看好。例如，意法半导体的6D模块LSM303DLH就是一个有6个自由度(6 DOF) 的磁感应计。 这款产品在一个超小的LGA封装内集成一个高性能的3轴加速计与一个高分辨率的3轴磁感应计 （图5）。磁感应计单元包括附加的电流带，可以通过电方式给输出磁极"置位"或"复位"，并施加一个偏移磁场来修正环境磁场。

图 5:LSM303DLH 3x 在一个超小的LGA封装内整合一个3轴加速计和一个3轴磁感应计

在建筑物和汽车内，在高纬度地区，如北美和北欧，很难用霍尔型磁感应计检测地球磁场倾角，而LSM303DLH能够提供准确的3D的行进方向。配合支持各种主流的手机操作系统的行进、自动校准和软/硬铁补偿驱动程序，LMS303DLH六维磁感应计为系统设计人员实现导航功能提供一个强大的工具。

特别值得一提是，整合加速计、陀螺仪和磁感应计，并均衡地利用三者的各自优点，可在在导航解决方案的核心部分实现一个所谓的惯性测量单元（IMU）。换句话说，平台开发商可利用最新的MEMS技术，将惯性传感器与较传统的GPS系统配合使用，能够在卫星信号很弱的高楼林立的市区或根本没有信号的室内或地铁环境中提供导航服务。在不久的将来，准确的方位信息与服务厂商提供的附加中间数据将会整合在一起，并显示在用户的手机显示屏幕上，这种定位关联服务将会为手机用户带来好处，例如，手机用户可以获得位于某一个购物中心内的所有商铺的准确信息，找到想要购买的产品的方位提示，接收根据用户兴趣订制的商品特价和打折信息。

这样的应用现已出现在市场上，例如，在荷兰，Android手机用户可以安装新增的移动现实空间浏览器Layar。

在大多情况下，新出现的开放软件平台的开发项目更易遭遇到先进的感应功能，所以新的软件平台鼓励全社区的开发人员团结协作，开发符合自己需求的应用软件，同时给电子设备增加价值。

整合MEMS加速计、陀螺仪和地磁感应计的模块正在进入廉价的电子玩具市场，传感器模块提供的动作捕捉功能可实现互动的游戏体验，还能让更小的儿童上网分享快乐：孩子们很快就能够创造自己的虚拟娃娃和人物，用人类自然的动作玩这些玩具，不再使用按钮或键盘一类的东西，甚至可以在网上与全球的小朋友一起分享游戏。

结论：我们最近推出的微型、可靠、低价的MEMS陀螺仪和磁感应计通常集成了MEMS加速计，可使多种消费电子设备实现更强的运动跟踪功能，为用户提供更好的如临其境的现场感。意法半导体是您首选的一站式MEMS元器件供应商，上文提到的全部元器件都在意法半导体的传感器产品组合内。凭借在MEMS技术、ASIC设计和更智能的封装技术上不断取得进步，结合最先进的生产线和战略合作伙伴关系，意法半导体正在推动感应功能一体化时代，进一步加强其MEMS传感器在消费电子和手机市场的领导地位。

作者简介

Fabio Pasolini是意法半导体MEMS传感器和高性能模拟产品部下的消费电子与工业应用事业组的总监。1994年毕业于意大利帕维亚大学工程系，1995起效力于意法半导体，为ST的MEMS产品部的发展做出了贡献，帮助ST成为这个领域的领先企业。

Fabio曾积极参与过多种集成电路的开发项目；他的研究项目主要集中于微机电系统，包括MEMS加速计和陀螺仪内置的读出接口、智能传感器模块，以及基于运动识别的完整应用的开发和产业化项目。

在带通sigma-delta转换器稳定技术、数据处理和MEMS传感器电子接口架构等领域，他曾获得多项专利，发表多篇技术论文。