MMA7260Q ±1.5g.6g 3軸低G マイクロマシン加速度センサ

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1 データ シート Rev 0 0/2006 RoHS ±.5g ~ 6g 軸低 G マイクロマシン加速度センサ MMA7260Q は 低コストの静電容量型マイクロマシン加速度センサであり 信号処理 次のローパス フィルタ 温度補正 および 種類から感度を選べる G セレクト機能を備えています 0g オフセット 感度およびフィルタのカットオフ周波数は工場出荷時に設定されているため 外付け部品は不要です また スリープ モードにより ハンドヘルド型のバッテリ駆動製品に理想的な製品となっています MMA7260Q MMA7260Q: XYZ 軸加速度センサ ±.5g/2g/g/6g 特長 選択可能な感度 (.5g/2g/g/6g) 低消費電流 : 500μA スリープ モード : μa 低電圧駆動 : 2.2 ~.6V 6mm x 6mm x.5mm QFN パッケージ 高感度 (.5g 選択時で 800mV/g) 高速起動 ローパス フィルタ付信号処理回路 堅実な設計 高耐衝撃性 Pb フリー対応 環境に配慮したパッケージ 低価格 Bottom View 6 ピン QFN ase アプリケーション例 HDD MP プレーヤー : 落下検知 ラップトップ P: 落下検知 盗難防止 携帯電話 : 手振れ補正 テキスト スクロール モーション ダイアリング 電子コンパス 万歩計 : モーション検知 PDA: テキスト スクロール ナビゲーション 自立航法 : 電子コンパス傾き補正 ゲーム : 傾きおよびモーション検知 イベント レコーダ ロボット : モーション検知 g-select g-select2 2 Top View X OUT 6 5 Sleep 2 Mode 0 注文情報 製品名温度範囲 ase 番号パッケージ MMA7260Q 20 to QFN-6, Tube 図. ピン配置 MMA7260QR2 20 to QFN-6,Tape & Reel Freescale Semiconductor, Inc., All rights reserved.

2 g-select g-select2 オシレータ クロックジェネレータ X 軸温度補正回路 X OUT Sleep Mode G セルセンサ /V コンバータ AMP + フィルタ Y 軸温度補正回路 制御ロジック EEPROM トリム回路 Z 軸温度補正回路 図 2. 加速度センサのブロック図 表. 最大定格 ( 最大定格とは デバイスに破壊を与えない限界値です ) 項目記号値単位 最大加速度 ( 全軸 ) g max ±2000 g 電源電圧 0. to +.6 V () 落下試験 D drop.8 m 保存温度範囲 T stg 0 to +25. 任意の軸からコンクリート面に落下 静電放電 (ESD) 警告 : このデバイスは静電放電に敏感ですフリースケールの加速度センサは 2000V の ESD に対する保護回路を内蔵していますが デバイスを ESD から保護するためにも十分に注意してください 人体や関連試験装置には 2000V を超える電荷が帯電することがあります この レベルの ESD は デバイスの性能を低下させたり デバイスを破損したりする恐れがあります 本製品を取り扱う際には 適切な ESD 対策を施し 機能に有害な影響のある ESD から保護してください 2 Freescale Semiconductor

3 表 2. 電気的特性特記なき場合 : -20 < T A < V < <.6V 加速度 = 0g 出力負荷 () 項目記号 Min Typ Max 単位 (2) 動作範囲 () 電源電圧消費電流消費電流 ( スリープ モード ) () 動作温度範囲加速度範囲 X 軸 Y 軸 Z 軸 g-select & 2 : 00 g-select & 2 : 0 g-select & 2 : 0 g-select & 2 : I DD I DD T A g FS g FS g FS g FS ±.5 ±2.0 ±.0 ± V µa µa g g g g 出力信号ゼロ g(t A = 25 =. V) (5) ゼロ g 感度 (T A = 25 =. V).5g 2g g 6g 感度応答周波数 XY Z V OFF V OFF, T A S.5g S 2g S g S 6g S,T A f -db f -db ± ± V mg/ mv/g mv/g mv/g mv/g %/ Hz Hz ノイズ RMS (0. Hz khz) () Power Spectral Density(0.Hz ~ khz) () n RMS n PSD.7 50 mvrms µg/ Hz 制御タイミングパワーアップ レスポンスタイム (6) イネーブル レスポンスタイム (7) センサ共振周波数 XY Z 内部サンプリング周波数 t RESPONSE t ENABLE f GELL f GELL f LK ms ms khz khz khz 出力電圧範囲 フルスケール出力範囲 (IOUT = 0 μa) V FSO V 直線性 X OUT NL OUT %FSO 他軸感度 (8) V XY, XZ, YZ 5.0 %. 出力負荷は.0kΩ の抵抗と 0.μF のコンデンサから構成される R フィルタの後で測定されます 2. この範囲により デバイスが仕様を満足する動作範囲が定義されてます. 2.2 ~.6V の電源電圧範囲内では 完全に校正された直線加速度センサとして動作します 電源電圧範囲を超えた場合には 加速度センサはリニア デバイスとして動作できますが 校正値は保証されません. この値は g-select が.5g モードの状態で測定されています 5. この加速度センサは 正負両方の加速度を測定できます 加速度値が入力されない場合 出力は供給電圧の中間値 ( /2) となります 正の加速度に対しては 出力は /2 を上回ります 負の加速度に対しては 出力は /2 を下回ります 6. このレスポンスタイムとは 入力電圧 が 0% になった時間から最終的な出力電圧の 0% の電圧が出力されるまでの時間です 7. このレスポンスタイムとは スリープモード時に入力した電圧が 0% になった時間から最終的な出力電圧の 0% の電圧が出力されるまでの時間です 8. 正とする感度軸から 0 度の向きにある加速度に対するデバイスの性能を表しています Freescale Semiconductor

4 動作原理 MMA7260Q は サーフェイス マイクロマシン技術を使用した加速度センサです このデバイスは サーフェイス マイクロマシン技術による静電容量型素子 (g セル ) と信号処理をする ASI から構成されており これらは つのパッケージに収容されています センサ素子部は バルク マイクロマシン加工されたキャップ ウェハを使用して ウェハ レベルで密封されています g セルは 半導体プロセス ( マスキングとエッチング ) によって半導体材料 ( ポリシリコン ) から作られた機械的構造体です g セルは 可動電極 ( マス ) に梁によって支持された形になっており 固定電極の間を動きます デバイスに加速度を加えることで 可動電極が安定している位置から変動します ( 図 ) 中央マスに接続されている電極が動くと 片方の固定電極との距離が広がり 他方の固定電極との距離が縮まります この距離の変化によって加速度を測定します g セルの電極は 向き合った 2 つのコンデンサを形成しています ( 図 ) 可動電極が加速度によって動くと 電極間の距離が変化し 各容量の値も変化します ( = Aε/D) A は電極の面積 ε は誘電率 D は電極間の距離です 加速度センサは スイッチド キャパシタを用いた技術により g セルの電気容量を測定し 2 つの容量の値の差から加速度データを検出します 検出されたデータはさらに 信号処理を行い ASI によってフィルタリンクされることで レシオメトリックで加速度に比例する高レベルの出力電圧を提供します 加速度 図. g セルの簡易物理モデル図 特別な機能 g-select g-select は 種類から感度を選択できる機能です ピン および 2 へのロジック入力にしたがって加速度センサの内部ゲインが変化し.5g 2g g または 6g の感度が選択できます ( 表 ) この機能は 感度を変えることで最適な性能を得る必要がある場合に便利です 感度は 動作中にいつでも変更できます この加速度センサは 内部プルダウンによって感度を.5g(800mV/g) に維持できるため.5g の感度のみを必要とするアプリケーションでは g- Select および g-select 2 ピンは未接続でもかまいません 表.. g-select ピンの説明 g-select2 g-select g-range 感度 0 0.5g 800mV/g 0 2g 600mV/g 0 g 00mV/g 6g 200mV/g スリープモード この 軸加速度センサには スリープモードがあり バッテリ駆動型製品に理想的です スリープモードに入ると 加速度センサは出力をオフにして 消費電流を大幅に抑えます ピン 2(Sleep Mode) で Low 入力が検出されると 加速度センサはスリープモードに入り 消費電力を ua (Typ) まで落とします スリープモード時は g-select および g-select 2 を.5g モードに設定することを推奨致します ピン 2 に High 信号を供給することで 通常の動作モードに戻すことができます フィルタこの 軸加速度センサは 内部に 次のローパス フィルタを持っています このフィルタを内蔵しているため カットオフ周波数を設定するための外付部品 ( 抵抗やコンデンサ ) は不要です レシオメトリックレシオメトリックとは 出力オフセット電圧および感度と 印加された供給電圧が直線的な比例関係にあることを意味します つまり 供給電圧が高くなると 感度とオフセットも比例して高くなります 逆に供給電圧が低くなると オフセットと感度も比例して低くなります この性質により A/D 変換の過程において供給電圧に起因するエラーをシステムレベルでキャンセルできるため マイクロコントローラや A/D コンバータと接続する際には重要となります Freescale Semiconductor

5 基本接続 ピン説明 PB レイアウト N X OUT 上面図 電源 g-select g-select2 表. ピン機能 N N 図. ピン配置 2 Sleep Mode ピン番号 ピン名 説明 g-select g レベルを選択するための Logic 入力 2 g-select2 g レベルを選択するための Logic 入力 電源入力 電源グランド 5-7 内部接続なし未接続のままにする 8 - 工場でのトリミング用なので未使用未接続のままにする 2 Sleep Mode スリープ モードにするための Logic 入力 Z 方向の出力電圧 Y 方向の出力電圧 5 X OUT X 方向の出力電圧 6 内部接続なし未接続のままにする Logic 入力 0.µ F Logic 入力 g-select 2 g-select2 N MMA7260Q N 0 N N N kω 0. µf kω 0. µf 5 kω X 2 OUT Sleep Mode 0. µf Sleep Mode g-select g-select2 加速度 X OUT センサ R R R V RH 図 6 加速度センサとマイクロコントローラを接続する場合の推奨 PB レイアウト P0 P P2 マイクロコントローラ A/D IN A/D IN A/D IN 注意 :. では 0.μF コンデンサを使用して電源をデカップリングしてください 2.2 または.µF など値の大きなコンデンサは使用しないでください 2. 加速度センサからマイクロコントローラまでの物理的な接続距離は最小限に抑えてください. パッケージ下のエクスポーズド ダイパッドはグランドと接続されています. 加速度センサの下にグランド面を配置してノイズを抑えてください グランド面は 図 6 に示されているようにすべてのオープンピンに接続してください 5. 加速度センサの出力では.0kΩ の抵抗および 0.μF のコンデンサから構成される R フィルタを使用して ( スイッチド キャパシタ フィルタ回路からの ) クロックノイズを最小限に抑えてください 6. 電源およびグランドの PB レイアウトは 電源ノイズを発生させないようにしてください 7. 加速度センサとマイクロコントローラの間は高電流で結ばないようにしてください 8. A/D サンプリング レートと外部電源のスイッチング周波数は 加速度センサの内部サンプリング周波数 ( サンプリング周波数は khz) に干渉しないように選択してください そうすることで エイリアシング エラーを防止できます 図 5. 推奨される加速度センサの推奨接続図 Freescale Semiconductor 5

6 動的加速度 上面図 +Y 側面図 X 2 0 -X -Z 上下 +Z Y 6 ピン QFN パッケージ : 矢印はマスの移動方向を示します 静的加速度 上面図 地球の重力方向 * 側面図 X 0g =.65 -g = g =.65 V X 0g =.65 0g =.65 +g = 2.5 V X +g = 2.5 0g =.65 0g =.65 V X -g = g =.65 0g =.65 V X 0g =.65 0g =.65 -g = 0.85 V X 0g =.65 +g = 2.5 0g =.65 V * 図の方向に配置した場合 地球の重力によって +g 出力が発生します 6 Freescale Semiconductor

7 表面実装アプリケーションの最小推奨フットプリント 表面実装のボード レイアウトは 設計全体の重要な部分となります ボードとパッケージとの適切な半田接続を保証するため 正しいサイズの表面実装のフットプリントを使用してください 正しいフットプリントであれば 半田リフロー プロセスにおいてパッケージが自己調整します 半田パッド間のブリッジや短絡を防止するために 常に半田マスク層付きでボードを設計することを推奨致します ピン ID( 非金属 ) 半田領域 パッケージ寸法 ピンPIN INDEX AREA インデックス領域 DETAIL 詳細 GG 6 A M 2X 0.0.5± (0.20) (0.02) () (0.5) 取り付け面 SEATING PLANE B 2X 0.0 M DETAIL 詳細 GG 右方向に 0 度回転させた図 VIEW ROTATED 0 LOKWISE エクスポーズドダイ アタッチ パッド EXPOSED DIE ATTAH PAD 0. A B 詳細 DETAIL M M ピン PIN INDEX インデックス 6X 0. (5 ) A B 6X VIEW M-M ビュー M-M 2X 0.5 6X M 0.05 M A B 注意 : DETAIL 詳細 MM. すべての寸法単位は NOTES: mm です 2. 寸法と許容誤差は. ALL DIMENSIONS ASME(American ARE IN MILLIMETERS. Society of Mechanical 2. INTERPRET Engineers: DIMENSIONS 米国機械学会 AND TOLERANES )M, PER ASME Y.5M,. に準拠します. THIS DIMENSION APPLIES TO METALLIZED. この寸法は 金属端子に適用され 端子先端から TERMINAL AND IS MEASURED BETWEEN 0.25MM 0.25 ~ 0.0AND の間で測定されます 0.0MM FROM TERMINAL TIP.. この寸法は パッケージの端から. THIS DIMENSION REPRESENTS 0.mm TERMINAL の端子ま FULL で表し 許容されます BAK FROM PAKAGE EDGE UP TO 0.MM IS 5. エクスポーズド ヒート スラグと端子は同一平 AEPTABLE. 面上でなければなりません 5. OPLANARITY APPLIES TO THE EXPOSED HEAT SLUG AS WELL AS THE TERMINAL. 6. 端子半径は任意です 6. RADIUS ON TERMINAL IS OPTIONAL. 7. 最小金属ギャップは 7. MINIMUM METAL 0.2mm GAP 0.2MM. です ase622-0 Issue O 6 ピン QFN MMA7260Q Freescale Semiconductor 7

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9 How to Reach Us: Home Page: USA/Europe or Locations Not Listed: Freescale Semiconductor Technical Information enter, H70 00 N. Alma School Road handler, Arizona or Europe, Middle East, and Africa: Freescale Halbleiter Deutschland GmbH Technical Information enter Schatzbogen Muenchen, Germany (English) (English) (German) (French) support@freescale.com Japan: Freescale Semiconductor Japan Ltd. Headquarters ARO Tower 5F -8-, Shimo-Meguro, Meguro-ku, Tokyo 5-006, Japan or support.japan@freescale.com Asia/Pacific: Freescale Semiconductor Hong Kong Ltd. Technical Information enter 2 Dai King Street Tai Po Industrial Estate Tai Po, N.T., Hong Kong support.asia@freescale.com For Literature Requests Only: Freescale Semiconductor Literature Distribution enter P.O. Box 505 Denver, olorado or Fax: LDForFreescaleSemiconductor@hibbertgroup.com Home Page: 本書に記載された情報は システムおよびソフトウェア開発者がフリースケール製品を使用できるよう補助することのみを目的としています 本書に記載された情報に基づく集積回路の設計 / 製造に関する明示的または暗黙のライセンスを許諾するものではありません 当社は 本書に記載した製品について 信頼性 機能または設計を改善するために予告なく変更を加える権限を保有しています 当社はここに記載した製品 回路の適用 使用に起因するいかなる責務をも負うものではなく また 当社の特許権または第三者の権利に基づくライセンスを許諾するものではありません 仕様として記述される 標準 (Typical) パラメータは各用途において変化する場合があり 実際の性能は長期間で変動する可能性があります 標準 パラメータを含むすべての動作パラメータは 利用者側で技術担当者が使用環境に応じて適切な値に設定することが求められます 当社の製品は 外科的に人体に移植することを意図したシステムの構成部品として または 他の生命維持を意図した用途に または 当社の製品の不具合により人体に危害を加えたり死に至らしめるかもしれない状況が発生するような用途に使用するために 設計 意図または認可されているものではありません 購入者が万一このような意図または認可されていない用途のために当社の製品を購入あるいは使用する場合 購入者は 当社およびその役員 従業員 子会社 関連会社 代理店に対し 直接または間接を問わず 当該使用に関連した傷害や死についてのすべての申し立て ( たとえ 当社が部品の設計や製造において不注意であったという主張であったとしても ) から生ずるすべての請求 費用 損害 および相当の弁護士費用を補償し 被害が及ばないものとするものとします Freescale および Freescale のロゴマークは フリースケール社の商標です 文中に記載されている他社の製品名 サービス名等は それぞれ各社の商標です Freescale Semiconductor, Inc All rights reserved. Rev. 0 0/2006 ( 原文 MMA7260Q Rev. 0/2006)