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this is information on a product in full production. january 2017 docid028312 rev 3 1/58 ais1120sx ais2120sx mems automotive acceleration sensor: single/dual-axis with spi interface datasheet - production data features ? aec-q100 qualified ? 3.3 v single supply operation ? 14-bit data output ?? 120 g full scale ? slow and fast offset cancellation ? embedded self-test ? selectable low-pass filter ? spi interface ? ecopack ? compliant ? extended temperature range -40 c to +105 c applications ? airbag systems ? vibrations, impact monitoring description the ais1120sx / ais2120sx is a central acceleration sensor with a single or dual axis sensing element and an ic interface able to provide acceleration information to a master control unit via an spi protocol. the sensing element, capable of detecting the acceleration, is manufactured using a dedicated process developed by st to produce inertial sensors and actuators in silicon. the ic interface is manufactured using a bcd process that allows a high level of integration. the device is factory trimmed to better tune the characteristics of the sensing element with the acceleration information to be supplied. the ais1120sx / ais2120sx has a full scale of ? 120 g. the acquisition chain consists of a c/v converter, a full-differential charge amplifier, a 2 nd order ??? analog-to-digital converter and a digital core, which includes filtering, compensation and interpolation, control logic and spi protocol generation. the differential capacitance of the sensor is proportional to the proof mass displacement; thus, by sensing the differential capacitance, the position of the sensor is determined. then, since the mass position is known, and the position is related to the input acceleration, the input acceleration can be easily deduced. the device is available in a plastic soic8 package and is guaranteed to operate over a temperature range extending from -40 c to +105 c. soic8 table 1. device summary order code g -range sensitivity axes operating temperature range [ ? c] package packing ais1120sxtr 120 g x -40 to +105 soic8n tape and reel AIS2120SXTR 120 g xy -40 to +105 soic8n tape and reel www.st.com
contents ais1120sx / ais2120sx 2/58 docid028312 rev 3 contents 1 block diagrams and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1 block diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.1 mechanical element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1.2 sigma-delta converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1.3 filter architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.1.4 decimation filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.1.5 low-pass filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.1.6 signal compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.7 linear interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.8 signal delays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.1.9 offset cancellation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.1.10 state machine and on-chip-oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.1.11 power domain block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2 pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2 customer accessible data arrays (registers) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1 reg_ctrl_0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 reg_ctrl_1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3 reg_config . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4 reg_status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.5 reg_chid_revid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.6 reg_acc_chx_low . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.7 reg_acc_chx_high . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.8 reg_acc_chy_low . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.9 reg_acc_chy_high . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.10 reg_osc_counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.11 reg_id_sensor_type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.12 reg_id_veh_manuf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.13 reg_id_sensor_manuf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.14 reg_id_lot_0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.15 reg_id_lot_1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.16 reg_id_lot_2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 docid028312 rev 3 3/58 ais1120sx / ais2120sx contents 58 2.17 reg_id_lot_3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.18 reg_id_wafer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.19 reg_id_coor_x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.20 reg_id_coor_y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.21 reg_reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.22 off_chx_high . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.23 off_chx_low . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.24 off_chy_high . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.25 off_chy_low . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.26 other addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3 power-on phase and initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.1 initialization procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.2 phase1 (t1): power-up timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3 phase2 (t2): configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.4 phase 3 (t3): fast offset cancellation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.5 phase 4 (t4): test phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.6 phase 5 (t5): normal operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4 mechanical and electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.1 mechanical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.2 electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3 digital blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.4 absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.5 factory calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 5 interface description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5.1 32-bit communication protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5.1.1 acceleration commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5.1.2 non-acceleration commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.1.3 spi crc polynomial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.2 32-bit spi bit information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.3 timing parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.4 error management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 contents ais1120sx / ais2120sx 4/58 docid028312 rev 3 6 recommendations for operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 7 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 7.1 soic8 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 8 revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 docid028312 rev 3 5/58 ais1120sx / ais2120sx list of tables 58 list of tables table 1. device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 table 2. pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 table 3. reg_ctrl_0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 table 4. reg_ctrl_1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 table 5. reg_config . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 table 6. reg_status_0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 table 7. reg_status_1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 table 8. reg_status_2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 table 9. reg_chid_revid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 table 10. reg_acc_chx_low. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 table 11. reg_acc_chx_high . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 table 12. reg_acc_chy_low. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 table 13. reg_acc_chy_high . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 table 14. reg_osc_counter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 table 15. reg_id_sensor_type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 table 16. reg_id_veh_manuf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 table 17. reg_id_sensor_manuf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 table 18. reg_id_lot_0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 table 19. reg_id_lot_1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 table 20. reg_id_lot_2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 table 21. reg_id_lot_3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 table 22. reg_id_wafer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 table 23. reg_id_coor_x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 table 24. reg_id_coor_y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 table 25. reg_reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 table 26. off_chx_high . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 table 27. off_chx_low . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 table 28. off_chy_high . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 table 29. off_chy_low . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 table 30. timing delay by block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 table 31. temperature sensor data example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 table 32. mechanical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 table 33. electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 table 34. digital range and levels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 table 35. 400 hz digital filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 table 36. 800 hz digital filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 table 37. 1600 hz digital filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 table 38. absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 table 39. acceleration data example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 table 40. acceleration commands function of sdi bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 table 41. acceleration commands function of sdo bits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 table 42. error codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 table 43. sdo bit examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 table 44. non-acceleration command function of sdi bits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 table 45. non-acceleration commands function of sdo bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 table 46. 32-bit spi command: bits from 31 to 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 table 47. 32-bit spi command: bits from 15 to 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 table 48. bit decoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 list of tables ais1120sx / ais2120sx 6/58 docid028312 rev 3 table 49. spi timing table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 table 50. error flags and description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 table 51. soic8 package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 table 52. revision history. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 docid028312 rev 3 7/58 ais1120sx / ais2120sx list of figures 58 list of figures figure 1. ais1120sx block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 figure 2. ais2120sx block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 figure 3. differential capacitive system (dual axis) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 figure 4. 2nd order sigma-delta modulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 figure 5. filter architecture diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 figure 6. fir vs. 4th and 6th order bessel filter for amplitude frequency response . . . . . . . . . . . . . 11 figure 7. fir vs. 3rd and 4th order bessel filter for group delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 figure 8. 8-to-1 interpolation timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 figure 9. signal delay of reading-chain blocks with 400 hz filter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 figure 10. signal delay of reading-chain blocks with 800 hz filter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 figure 11. signal delay of reading-chain blocks with 1600 hz filter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 figure 12. offset cancellation block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 figure 13. offset cancellation flag monitoring flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 figure 14. power domain block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 figure 15. detectable accelerations and pinout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 figure 16. accessible registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 17. power-up flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 figure 18. power-up timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 figure 19. phase 2 state flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 figure 20. cap-loss detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 figure 21. phase 3 state flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 figure 22. spi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 figure 23. spi timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 figure 24. acceleration commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 figure 25. non-acceleration commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 figure 26. spi timing parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 figure 27. additional spi timing parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 figure 28. soic8 package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 figure 29. soic8 package marking. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 figure 30. soic8 recommended footprint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56 block diagrams and pin description ais1120sx / ais2120sx 8/58 docid028312 rev 3 1 block diagrams and pin description 1.1 block diagrams figure 1. ais1120sx block diagram figure 2. ais2120sx block diagram docid028312 rev 3 9/58 ais1120sx / ais2120sx block diagrams and pin description 58 1.1.1 mechanical element a proprietary process is used to create a surface micromachined accelerometer. this technology allows processing suspended silicon structures which are attached to the substrate in few points called anchors and are free to move in the direction of the sensed acceleration thanks to flexible springs. in order to be compatible with standard packaging techniques, a cap is placed at wafer level on the top of the sensing element. from an electrical point of view, the sensor can be represented as a differential capacitive system (see below for a dual-axis element). when the acceleration is applied to the sensor, the proof mass displaces from its nominal position, causing an unbalance in the capacitive half-bridge. this unbalance is measured using charge integration in response to a voltage pulse applied to the sense capacitor: figure 3. differential capacitive system (dual axis) the differential capacitive change towards acceleration can be expressed, in small displacements approximation, as: where c 0 is the at-rest capacitance, m is the inertial mass, a the acceleration, k stiffness of the springs and g the distance between capacitor electrodes. 1.1.2 sigma-delta converter a 2 nd order sigma-delta modulator is used to convert the differential voltage that comes from the charge-to-voltage converter to a pulse-density modulated (pdm) data stream. the data stream will be further processed through on-chip digital filters. figure 4. 2 nd order sigma-delta modulator & |