ADXL345 一颗经典的数字加速度计

ADXL345BCCZ 是数字三轴加速度测量中很有代表性的一款器件。它在 3 x 5 x 1 mm 的 14 引脚 LGA 内提供 +/-2 g、+/-4 g、+/-8 g、+/-16 g 四档量程、I2C 或 SPI 接口、两个中断输出以及 32 级 FIFO。倾角仪、手持控制器、冲击记录器和中等带宽的振动节点都能使用这些功能，但机械安装与采样时序必须和原理图一起设计。

这里的“经典”指长期使用形成了丰富的工程经验，不代表旧模块的电路与焊盘可以直接复制。ADXL345 有独立的传感器电源和数字接口电源，接口选择引脚不能悬空，功耗会随带宽变化，LGA 焊点又全部位于封装底部。许多看似来自芯片的误差，实际来自 PCB 弯曲、安装共振或错误的坐标映射。

2026 年 7 月 16 日查阅时，Analog Devices 产品页把 ADXL345BCCZ 列为量产状态。这是一条带日期的制造商信息，并不构成长期供货承诺。新项目定版或进行大批量采购前，仍需重新核对具体订购后缀和当时的生命周期状态。

目录

• 测量任务与应用边界
• 封装、焊盘和坐标方向
• 供电、去耦与上电顺序
• I2C、SPI 和中断走线
• 量程、带宽、FIFO 与时序
• 机械位置、校准与整机验证
• 生命周期与最终检查

先用设计决策表确定关键条件

先定义真正需要测量的加速度

ADXL345 沿三个正交轴输出比力。静止的倾角仪可以利用重力判断姿态；设备运动时，同一组数据还会包含线加速度、冲击和结构振动。因此，倾角算法必须根据产品行为选择带宽和运动判定策略。手持控制器可以抑制快速晃动，冲击记录器却需要完整保留短时峰值。

数据手册给出的全分辨率模式在各量程下保持约 3.9 mg/LSB 的标称比例。数字分辨率不等于绝对精度，零偏、灵敏度误差、交叉轴响应、封装方向和温度都会影响结果。安装应力或带宽选择不当造成的误差，不能靠更多数字位数补回来。

在写寄存器配置前，先给出可验证的指标：最大加速度、最小有效变化、观察带宽、允许延迟和功耗上限。把跌落、运输和异常工况也纳入峰值范围。适合安静倾角测量的 +/-2 g 配置可能在跌落时饱和，而长期固定在 +/-16 g 又可能浪费正常工作区间的分辨能力。

按 3 x 5 mm 14 引脚 LGA 建立焊盘

ADXL345BCCZ 使用 3 x 5 x 1 mm、14 引脚 LGA。触点位于封装底部，从器件顶面无法判断焊点质量。焊盘必须来自受控封装图，并在 PCB 视图中确认一号引脚方向；阻焊、钢网和回流参数应与组装厂共同确认。开发模块可能旋转了传感器，还加入稳压或电平转换，不能作为量产焊盘依据。

把封装轴、PCB 轴和成品轴放在同一份受控图纸中。计划内的 90 度旋转只要转换关系明确，固件很容易处理；未经记录的镜像或旋转装配则会反转控制方向，也会让校准参数失效。坐标转换应进入测试规范，而不是只留在代码注释里。

LGA 焊点不可见，因此需要工艺覆盖。可通过 X 光检查或合格的工艺样板确认回流质量，并保留总线、中断和电源测试点。测试连接器和高大器件不要紧贴传感器，以免探测夹具或装配应力让测量区域弯曲。

把器件放在可信的机械测量位置

Analog Devices 建议把加速度计放在靠近 PCB 与外壳刚性固定点的位置。悬空的板角可能强烈振动，产生与外壳运动无关的表观加速度。局部增加板厚或在传感器附近设置多个固定点，可以降低系统共振对测量的影响。

倾角仪需要让传感器与被测框架刚性耦合；振动监测则必须把安装路径视为传递函数的一部分。胶层、支柱间距、PCB 厚度和外壳模态都会放大或衰减某些频率。应使用已知激励测量整机响应，不能假定电路板是绝对刚体。

压接连接器、螺钉和重型器件要与传感器保持距离。PCB 弯曲可能改变 MEMS 零偏，此时通信仍完全正常。处理器或稳压器造成的热膨胀还会带来缓慢漂移，因此持续发热的器件也应远离测量区域，并在整机预热过程中验证零偏变化。

认真连接 VS、VDD I/O 与去耦电容

VS 的规定范围为 2.0 至 3.6 V。VDD I/O 可以在 1.7 V 至 VS 之间选择，从而与较低电压的主控匹配，但必须保持 VS 大于或等于 VDD I/O。启动、无线发射、显示刷新和负载切换期间都要测量两条电源，确认不会越过工作范围。

数据手册建议在 VS 旁放置 1 microfarad 电容，在 VDD I/O 旁放置 0.1 microfarad 陶瓷电容。电容应贴近对应引脚，回地路径要短且低阻。远处的大容量电容不能替代高频去耦。若需要额外滤波，应按制造商建议选取串联元件，并结合实际稳压器与负载验证稳定性。

器件宜在待机状态完成配置，电源和数字接口稳定后再进入测量模式。重新上电时按数据手册要求让两个电源域充分放电。还要检查 I2C 上拉、SPI 信号和中断输入是否会给未供电的器件反向送电。能够读到寄存器并不能证明加速度数据已经有效。

根据数据路径选择 I2C 或 SPI

I2C 适合共享的两线总线。ADXL345 在满足总线时序条件时支持 100 kHz 和 400 kHz。ALT ADDRESS 为低电平时，7 位地址是 0x53；为高电平时是 0x1D。使用 I2C 时必须把 CS 接到 VDD I/O，并给 ALT ADDRESS 接入确定的高或低电平。

总线速度会限制可用输出数据率。制造商建议在 400 kHz I2C 下不超过 800 Hz，在 100 kHz 下不超过 200 Hz。设计时还要计入其他器件流量、主控调度、上拉电阻和总线电容。标称速度足够并不代表突发通信时一定不会丢样。

SPI 支持三线或四线连接，最高时钟为 5 MHz，并要求使用规定的时钟极性和相位。它适合需要更高吞吐或独立片选的设计。共享 SPI 时应特别检查 CS，因为 ADXL345 也用该引脚区分 SPI 与 I2C。应在传感器焊盘处验证空闲电平、建立时间和实际负载。

给两条中断线分配明确职责

INT1 和 INT2 是推挽输出，默认高电平有效，支持的事件可以映射到任一引脚。启用中断前先确定映射。常见做法是一条用于数据就绪或 FIFO 服务，另一条用于活动、自由落体或敲击，但最终分工应服从主控的唤醒引脚和事件优先级。

测试规范要写清每个事件的保持方式和清除条件。固件应先读取中断来源，再判断触发原因。多个事件共用一条线时，需要处理所有已启用来源。只逐项测试单个事件，可能发现不了真实运行中的清除顺序问题。

中断走线应短，并远离开关节点。INT1、INT2 附近可以保留小型测试点，用示波器把物理运动、中断和总线读取放在同一时间轴上。若中断跨越电压域或连接到可断电的主控，还要验证整套电源状态中的漏电与反向供电。

把量程、分辨率、带宽和功耗一起选择

在全分辨率模式下，有效位数随量程提高，在 +/-16 g 时达到 13 位，并保持约 3.9 mg/LSB。固定 10 位模式会随量程改变比例。固件必须正确记录当前格式，否则合法的寄存器数据也会被换算成错误的物理量。

输出数据率可以从 0.1 Hz 选到 3200 Hz，带宽通常与输出数据率的一半相关。较高数据率能捕捉更快事件，但会增加总线服务量和噪声；极低数据率也有独特的零偏表现。先根据目标频谱和允许延迟选数据率，再核对对应功耗与滤波响应。

低功耗模式在指定数据率组合下通过改变内部采样来节能，同时会增加噪声。只有当这些组合符合测量任务时才应使用。应在实物上比较正常模式和低功耗模式，避免为了很小的电流差而引入倾角抖动或振动误报。

使用 32 级 FIFO 时保持时间连续

FIFO、流和触发模式最多保存 32 条加速度记录，可以降低主控服务频率，也能保留事件前后的样本。应按所选数据率计算填满时间。在 100 Hz 下，32 条记录只能覆盖不到一秒，因此主控调度和中断延迟仍需设定明确上限。

X、Y、Z 三轴数据应通过连续多字节读取获得，避免在两次数据更新之间混合字节。固件要处理水位和溢出状态；一旦丢样，应明确标出时间断点。由错位记录拼成的平滑曲线，比清楚标记的数据缺口更容易误导分析。

触发模式可以保留事件前数据，并在触发后继续收集指定数量。需要用可控冲击验证触发源、保留深度和读取顺序。保存记录时还应同时保存量程、数据率、带宽和时钟信息，便于后续正确换算。

在整机上完成校准与验证

先做六面重力测试。每个轴在已知方向上应分别测得约 +1 g 和 -1 g，其余轴接近零。可据此估算零偏、比例和交叉轴误差。校准必须针对完成装配的产品，因为焊接、PCB 应力和外壳固定都会改变结果。

倾角仪需要在工作角度和温度范围内用已知角度验证。振动节点则应与安装在同一结构上的可追溯参考传感器比较幅值和频率响应。要区分器件噪声、板级共振和夹具运动；静止台面测试无法证明振动性能。

按数据手册流程和限制使用内置自检。自检通过静电力驱动敏感结构，能覆盖机械与电子通道的一部分，但不能替代绝对校准。必须在规定的供电和工作模式下执行，并保存三轴响应。

准确处理生命周期与替代风险

生命周期应以制造商产品页和订购表为依据。ADXL345 系列含有不同后缀，也有适用资质范围不同的增强型版本。采购和来料检查必须保留完整订购型号、封装和温度等级，不能只看 ADXL345 这个系列名。

替代器件需要逐项检查焊盘、轴向、供电、接口模式、地址、中断行为、寄存器、FIFO 深度、量程、带宽、功耗和校准。较新的三轴数字加速度计可能满足同一应用要求，但仍需要修改 PCB 和固件。相近的概要参数不能证明可直接替换。

设计记录应注明所用制造商资料版本，并在产品定版时再次查询状态。不要根据生命周期标签推断库存、交期或未来产量。

完成 ADXL345 设计检查

• 确认 ADXL345BCCZ、14 引脚 LGA 图纸、一号引脚和封装轴向。
• 把传感器放在靠近刚性固定点的区域，并远离持续热源与板弯曲。
• 验证 VS、VDD I/O、局部去耦和所有电源状态。
• 固定 CS 与 ALT ADDRESS 电平，在器件端验证所选 I2C 或 SPI 时序。
• 分配 INT1、INT2，记录清除行为，并测试并发事件。
• 依据实测需求选择量程、格式、数据率、带宽和功耗模式。
• 检查 FIFO 时间连续性、溢出处理、校准、自检和整机机械响应。
• 记录带日期的制造商生命周期信息，并把任何替代视为新的设计评审。