Obwody przyrządów do rejestrowania-podczas-wiercenia (LWD) zazwyczaj składają się z wielu modułów funkcjonalnych, obejmujących kondycjonowanie sygnału, konwersję sygnału analogowego-na-cyfrową, przetwarzanie danych, komunikację i sterowanie. Adopcjawysokotemperaturowe-procesory ARMtaki jak ZT6206H, umożliwia zintegrowanie części analogowego interfejsu, całego przetwarzania danych i większości funkcji sterowania logicznego w jednym chipie. Zmniejsza to powierzchnię PCB, zmniejsza ryzyko awarii połączeń wzajemnych w wysokich temperaturach i upraszcza zarządzanie materiałami. Projektanci powinni skupić się na ocenie możliwości zastosowania następujących urządzeń peryferyjnych.
Analog-Do-Konwerter cyfrowy (ADC)
ZT6206H zawiera trzy 12-bitowe przetworniki ADC, których rozdzielczość można zwiększyć do 16 bitów poprzez sprzętowe nadpróbkowanie kosztem zmniejszonej efektywnej częstotliwości próbkowania. W przypadku odwiertowej spektroskopii gamma lub sygnałów rezystywności (zwykle o szerokości pasma poniżej 10 kHz) nadpróbkowanie skutecznie poprawia stosunek sygnału-do-szumu i pozwala uniknąć stosowania zewnętrznych-precyzyjnych przetworników ADC, których wydajność jest trudna do zagwarantowania przy 200 stopniach. Należy zauważyć, że źródło napięcia odniesienia ADC znacznie dryfuje w wysokich temperaturach; dlatego zalecane jest zewnętrzne napięcie odniesienia o wysokiej temperaturze (np. seria LM4040-HT) lub pomiar współczynnikowy.
Cyfrowy-Do-Przetwornik analogowy (DAC) i wzmacniacze operacyjne
Dwa 12-bitowe przetworniki cyfrowo-analogowe mogą być użyte do generowania napięć polaryzacji lub sterowania wzmacniaczami o zmiennym-wzmocnieniu wgłębnym. Dwa zintegrowane wzmacniacze operacyjne (PGA) można skonfigurować jako wzmacniacze nieodwracające, odwracające lub różnicowe-, aby bezpośrednio przetwarzać słabe sygnały z czujników. Na przykład sygnały termopary lub rezystancji platyny mogą zostać wzmocnione przez PGA przed wprowadzeniem ich do przetwornika ADC, eliminując potrzebę stosowania zewnętrznych wzmacniaczy pomiarowych. Przy 200 stopniach wzrasta napięcie niezrównoważenia i dryf temperatury PGA; projektanci powinni wdrożyć okresową kalibrację w oprogramowaniu (np. wstrzykując odniesienia zerowe i pełnej skali co 10 sekund).
Interfejsy komunikacyjne
Trzy interfejsy SPI i sześć interfejsów USART pozostają dostępne przy 200 stopniach, podczas gdy trzy interfejsy I²C i jeden interfejs CAN są ograniczone do działania poniżej 175 stopni. To ograniczenie znacząco wpływa na architekturę systemu: jeśli magistrala w odwiercie wykorzystuje protokół CAN, temperatura chipa musi być utrzymywana poniżej 175 stopni; w przeciwnym razie należy zastosować nadmiarowy schemat mostka USART-do-CAN. Jako synchroniczny interfejs szeregowy o najwyższej-prędkości, SPI może być używany do podłączania zewnętrznych-pamięci wysokotemperaturowych (np. MRAM) lub szybkich przetworników ADC. USART może komunikować się z modułami telemetrycznymi w odwiercie, układami zarządzania energią lub innymi koprocesorami. Zaleca się dodanie kontroli CRC lub liczników ramek do wszystkich interfejsów komunikacyjnych, ponieważ krawędzie sygnału spowalniają, a współczynniki błędów bitowych rosną w wysokich temperaturach.
DMA i timery
Czternaście kanałów DMA znacznie zmniejsza obciążenie procesora przerwaniami, umożliwiając bezpośredni- bezpośredni wielokanałowy transfer danych ADC do SRAM z częstotliwością główną 80 MHz. Szesnaście timerów obsługuje podstawowe funkcje taktowania, wyjścia PWM i przechwytywania sygnału wejściowego, które można wykorzystać do generowania impulsów wzbudzenia akustycznego w odwiercie lub pomiaru szerokości sygnału impulsu.
Zasilanie i zużycie energii
ZT6206H działa od 1,71 V do 3,6 V; Aby obniżyć prąd przy tym samym poziomie mocy, zaleca się napięcie 3,3 V. Pobór mocy wynosi około 80 mW przy 175 stopniach przy pełnej prędkości (80 MHz × 100 μA/MHz × 3,3 V) i około 5,3 mW przy 200 stopniach przy częstotliwości obniżonej do 16 MHz. Niskie zużycie energii pomaga kontrolować-samonagrzewanie i zapobiega utracie ciepła. Projektanci muszą obliczyć rzeczywistą temperaturę złącza, łącząc samonagrzewanie się chipa z temperaturą otoczenia, aby mieć pewność, że nie przekracza ona 200 stopni.
Qingdao ZITN dysponuje kompletnym łańcuchem technologicznym, od projektu chipa po weryfikację systemu w dziedzinie wysokotemperaturowych-obwodów scalonych. Jego ZT6206H zastąpił dyskretne rozwiązania w zakresie obwodów-wysokotemperaturowych w wielu projektach związanych z rejestrowaniem-głębokich studni. Projektantom systemów wysoki poziom integracji tego chipa pozwala zredukować obwody pierwotnie składające się z dziesiątek-wysokotemperaturowych-wzmacniaczy operacyjnych, komparatorów i bramek logicznych do jednego chipa oraz niewielkiej liczby urządzeń peryferyjnych. To nie tylko poprawia średni czas między awariami (MTBF), ale także upraszcza prowadzenie PCB w wysokich-temperaturach. Zaleca się wyjaśnienie, które urządzenia peryferyjne muszą działać w temperaturze 200 stopni na etapie projektowania schematu i ścisłe przypisanie funkcji zgodnie z tabelą obniżania wartości znamionowych temperatury w arkuszu danych, aby zapobiec przerwom w komunikacji w odwiercie spowodowanym niewłaściwym użyciem ograniczonych urządzeń peryferyjnych.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej informacji, skontaktuj się z nami poprzez e-mail:marketing@qdzitn.com!