通过采样技术提高ADXL345输出分辨率原理及实现
简介
ADI公司的ADXL345三轴加速度计包括一个数字接口和内置模数转换器(ADC)。ADXL345在所有g范围内(±2g、±4g、±8g和±16g)具有3.9 mg/LSB的高分辨率，适合大多数应用。
在需要更高分辨率的应用中,可使用过采样技术来提高ADXL345的分辨率。此应用笔记说明如何利用先进先出(FIFO)缓冲器提高ADXL345的分辨率。
过采样原理
对来自加速度计的加速度信号进行数字信号处理的第一步是模数转换。对于具有模拟输出的加速度计，加速度计的信号通过外部ADC被数字化，其分辨率取决于应用的需求和设计者的选择。相对于模拟输出加速度计，数字输出加速度计(如ADXL345)具有一个内部ADC，且其分辨率已由传感器设计决定。
过采样技术是使用比所需速率高得多的速率对模拟信号进行采样来提高分辨率的技术。与数字滤波和抽取结合使用，可产生更高的分辨率。甚至对于ADC分辨率已固定的数字输出加速度计，仍可使用该技术以更高的分辨率对加速度进行测量。过采样背后的原理是过采样信号中的总量化噪声与以原速率采样的信号相同，但总量化噪声被分散到了更高的带宽中。该过采样信号可以原始带宽滤波，减少总量化噪声。总噪声降低以后，在保持原始信噪比(SNR)的同时，信号可以更小的步进进行分辨。
表1所示为过采样系数，它决定ADXL345的输出数据速率比应用中所需数据速率高多少。对于2倍或 1 LSB分辨率的提高，过采样系数必须是4。而4倍或2 LSB分辨率的提高则要求过采样系数为16。
ADXL345的实现
ADXL345为具有数字接口的三轴加速度计。它包含一个13位ADC和一个具有强大中断系统的32级FIFO（每轴）输出缓冲器。当规定数量数据存储在FIFO中时，它将产生一个中断信号。通过写入适当的寄存器，可对ADC的输出数据速率进行配置。
由于FIFO具有可配置输出数据速率以及灵活的中断系统，因此ADXL345非常适合于过采样技术。
