魚和熊掌不可兼得,那低噪聲和低功耗也不可兼得嗎?

經(jīng)過對MEMS加速度計的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前一個產(chǎn)品確實不能同時提供最低噪聲和最低功耗。將ADXL355等低噪聲加速度計與一款受歡迎的低功耗加速度計相比較時，ADXL355具備如下表現(xiàn)：

噪聲密度為20μg/Hz1/2，低9倍

功耗為338 μW，高大約13倍

當傳感器未在使用時，如果應(yīng)用對傳感器周期供電以節(jié)省電能，噪聲與功耗的關(guān)系會大不相同。這種差異來源于建立時間，這可能讓有些人大吃一驚。在需要對一組連續(xù)數(shù)組的傳感器數(shù)據(jù)求均值以達到關(guān)鍵不確定性條件的應(yīng)用中，填充該數(shù)組所需的時間會直接影響總建立時間。

例如，ADXL355數(shù)據(jù)手冊中的艾倫方差曲線表明，0.01秒的均值時間會將其不確定性降至100 μg以下。要在低功耗傳感器中實現(xiàn)類似水平的不確定性，所需均值時間將比ADXL355長81倍，因為均值濾波器的降噪幅度與均值時間的平方根成比例。

等式1和2用各傳感器/濾波器組合支持單一數(shù)據(jù)記錄達到這種精度水平所需的能量來量化上述取舍關(guān)系。估算結(jié)果相當有意思，短得多的均值時間（tLP = 81 × tADXL355） 導(dǎo)致ADXL355的能量要求 （EADXL355） 要比低功耗器件的能量要求（ELP）低6倍。

等式3反映的是功耗，即上述能量水平除以每次測量的間隔時間（T）。

圖1. 功耗與測量周期時間的關(guān)系

觀察這種關(guān)系對應(yīng)的圖形（圖1），可得出幾個有意義的結(jié)果。第一，測量周期時間（T）小于0.81秒時，低功耗器件支持連續(xù)工作。第二，測量周期時間大于約0.13秒時，ADXL355解決方案的功耗更低。