Mạch thiết bị ghi nhật ký-trong khi-khoan (LWD) thường bao gồm nhiều mô-đun chức năng, bao gồm điều hòa tín hiệu, chuyển đổi tương tự-sang-kỹ thuật số, xử lý dữ liệu, giao tiếp và điều khiển. Áp dụngbộ xử lý ARM nhiệt độ cao-chẳng hạn như ZT6206H cho phép tích hợp một phần giao diện người dùng tương tự, tất cả xử lý dữ liệu và hầu hết các chức năng điều khiển logic vào một chip duy nhất. Điều này làm giảm dấu chân PCB, giảm nguy cơ lỗi kết nối ở nhiệt độ cao và đơn giản hóa việc quản lý vật liệu. Các nhà thiết kế nên tập trung đánh giá khả năng ứng dụng của các thiết bị ngoại vi sau.
Tương tự-ĐẾN-Bộ chuyển đổi kỹ thuật số (ADC)
ZT6206H tích hợp ba ADC 12{5}}bit, độ phân giải của chúng có thể được cải thiện lên 16 bit thông qua việc lấy mẫu quá mức phần cứng với chi phí là giảm tốc độ lấy mẫu hiệu quả. Đối với quang phổ gamma hoặc tín hiệu điện trở suất dưới lỗ (thường có băng thông dưới 10 kHz), việc lấy mẫu quá mức sẽ cải thiện hiệu quả tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu và tránh sử dụng các ADC có độ chính xác cao{10}}bên ngoài vốn khó đảm bảo hiệu suất ở 200 độ . Cần lưu ý rằng nguồn điện áp tham chiếu ADC bị trôi đi đáng kể ở nhiệt độ cao; do đó, nên sử dụng tham chiếu điện áp nhiệt độ cao bên ngoài (ví dụ: dòng LM4040-HT) hoặc phép đo bằng phép đo tỷ lệ.
Điện tử-ĐẾN-Bộ chuyển đổi analog (DAC) và Bộ khuếch đại hoạt động
Hai bộ xử lý tín hiệu DAC 12{1}}bit có thể được sử dụng để tạo ra điện áp phân cực hoặc điều khiển bộ khuếch đại khuếch đại biến đổi lỗ sâu. Hai bộ khuếch đại hoạt động tích hợp (PGA) có thể được định cấu hình thành bộ khuếch đại không-đảo ngược, đảo ngược hoặc vi sai để xử lý trực tiếp các tín hiệu cảm biến yếu. Ví dụ, tín hiệu cặp nhiệt điện hoặc điện trở bạch kim có thể được khuếch đại bởi PGA trước khi đưa vào ADC, loại bỏ sự cần thiết của bộ khuếch đại thiết bị đo bên ngoài. Ở 200 độ, độ lệch điện áp và nhiệt độ của PGA tăng lên; các nhà thiết kế nên thực hiện hiệu chuẩn định kỳ trong phần mềm (ví dụ: thêm các tham chiếu 0 và toàn thang đo cứ sau 10 giây).
Giao diện truyền thông
Ba giao diện SPI và sáu giao diện USART vẫn khả dụng ở mức 200 độ, trong khi ba giao diện I²C và một giao diện CAN bị hạn chế hoạt động ở mức dưới 175 độ. Hạn chế này tác động đáng kể đến kiến trúc hệ thống: nếu bus downhole sử dụng giao thức CAN, nhiệt độ chip phải được giữ ở mức dưới 175 độ; nếu không thì phải sử dụng sơ đồ cầu nối USART-đến-CAN dư thừa. Là giao diện nối tiếp đồng bộ có tốc độ-cao nhất, SPI có thể được sử dụng để kết nối các bộ nhớ có nhiệt độ-cao bên ngoài (ví dụ: MRAM) hoặc ADC{11}}tốc độ cao. USART có thể giao tiếp với các mô-đun đo từ xa trong lỗ khoan, chip quản lý nguồn hoặc bộ đồng xử lý khác. Nên thêm kiểm tra CRC hoặc bộ đếm khung vào tất cả các giao diện truyền thông, vì các cạnh tín hiệu chậm lại và tỷ lệ lỗi bit tăng ở nhiệt độ cao.
DMA và Bộ hẹn giờ
Mười bốn kênh DMA giúp giảm đáng kể chi phí gián đoạn của CPU, cho phép truyền dữ liệu ADC đa kênh trực tiếp tới SRAM ở tần số chính 80 MHz. Mười sáu bộ định thời hỗ trợ các chức năng định thời gian cơ bản, đầu raPWM và đầu vào, có thể được sử dụng để tạo ra các xung kích thích âm thanh hạ cấp hoặc đo độ rộng tín hiệu xung.
Cung cấp điện và tiêu thụ điện năng
ZT6206H hoạt động từ 1,71 V đến 3,6 V; Nên sử dụng 3,3 V để giảm dòng điện ở cùng mức công suất. Công suất tiêu thụ xấp xỉ 80 mW ở 175 độ ở tốc độ tối đa (80 MHz × 100 μA/MHz × 3,3 V) và khoảng 5,3 mW ở 200 độ với tần số giảm xuống 16 MHz. Mức tiêu thụ điện năng thấp giúp kiểm soát quá trình tự sưởi ấm và tránh hiện tượng thoát nhiệt. Nhà thiết kế phải tính toán nhiệt độ tiếp giáp thực tế bằng cách kết hợp khả năng tự làm nóng của chip với nhiệt độ môi trường xung quanh để đảm bảo nhiệt độ không vượt quá 200 độ.
Qingdao ZITN sở hữu chuỗi công nghệ hoàn chỉnh từ thiết kế chip đến xác minh hệ thống trong lĩnh vực mạch tích hợp nhiệt độ cao. ZT6206H của nó đã thay thế các giải pháp mạch nhiệt độ cao-riêng biệt trong nhiều dự án ghi nhật ký giếng sâu-. Đối với các nhà thiết kế hệ thống, mức độ tích hợp cao của chip này cho phép giảm các mạch ban đầu bao gồm hàng chục bộ khuếch đại hoạt động nhiệt độ cao, bộ so sánh và cổng logic thành một chip duy nhất cùng với một số ít thiết bị ngoại vi. Điều này không chỉ cải thiện thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc (MTBF) mà còn đơn giản hóa việc định tuyến PCB ở nhiệt độ cao. Nên làm rõ thiết bị ngoại vi nào cần hoạt động ở 200 độ trong giai đoạn thiết kế sơ đồ và phân công nghiêm ngặt các chức năng theo bảng giảm nhiệt độ trong biểu dữ liệu để tránh gián đoạn liên lạc trong lỗ khoan do sử dụng không đúng các thiết bị ngoại vi bị hạn chế.
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua Email:marketing@qdzitn.com!