Sirkuit instrumen logging-saat-pengeboran (LWD) biasanya terdiri dari beberapa modul fungsional, termasuk pengkondisian sinyal, konversi analog-ke-digital, pemrosesan data, komunikasi, dan kontrol. Mengadopsiprosesor ARM-bersuhu tinggiseperti ZT6206H memungkinkan pengintegrasian bagian front end analog, semua pemrosesan data, dan sebagian besar fungsi kontrol logika ke dalam satu chip. Hal ini mengurangi jejak PCB, menurunkan risiko kegagalan interkoneksi pada suhu tinggi, dan menyederhanakan pengelolaan material. Desainer harus fokus pada evaluasi penerapan periferal berikut.
Analog-ke-Konverter Digital (ADC)
ZT6206H mengintegrasikan tiga ADC 12-bit, yang resolusinya dapat ditingkatkan hingga 16 bit melalui pengambilan sampel berlebihan perangkat keras dengan mengorbankan laju pengambilan sampel efektif yang berkurang. Untuk spektroskopi gamma downhole atau sinyal resistivitas (biasanya dengan bandwidth di bawah 10 kHz), pengambilan sampel berlebih secara efektif meningkatkan rasio sinyal-terhadap-noise dan menghindari penggunaan ADC presisi tinggi eksternal, yang performanya sulit dijamin pada suhu 200 derajat . Perlu dicatat bahwa sumber tegangan referensi ADC menyimpang secara signifikan pada suhu tinggi; oleh karena itu, disarankan untuk menggunakan referensi tegangan suhu tinggi eksternal (misalnya, seri LM4040-HT) atau pengukuran rasiometrik.
Digital-ke-Konverter Analog (DAC) dan Penguat Operasional
Dua DAC 12-bit dapat digunakan untuk menghasilkan tegangan bias atau mengontrol penguat penguatan-variabel downhole. Dua penguat operasional terintegrasi (PGA) dapat dikonfigurasi sebagai penguat non-pembalik, pembalik, atau diferensial untuk secara langsung memproses sinyal sensor lemah. Misalnya, sinyal resistansi termokopel atau platinum dapat diperkuat oleh PGA sebelum dimasukkan ke ADC, sehingga menghilangkan kebutuhan akan amplifier instrumentasi eksternal. Pada 200 derajat, tegangan offset dan penyimpangan suhu PGA meningkat; perancang harus menerapkan kalibrasi berkala dalam perangkat lunak (misalnya, memasukkan referensi nol dan skala penuh setiap 10 detik).
Antarmuka Komunikasi
Tiga antarmuka SPI dan enam antarmuka USART tetap tersedia pada suhu 200 derajat, sedangkan tiga antarmuka I²C dan satu antarmuka CAN dibatasi untuk pengoperasian di bawah 175 derajat. Pembatasan ini berdampak signifikan pada arsitektur sistem: jika bus downhole menggunakan protokol CAN, suhu chip harus dijaga di bawah 175 derajat; jika tidak, skema jembatan USART-ke-CAN yang berlebihan harus diadopsi. Sebagai antarmuka serial sinkron berkecepatan tertinggi, SPI dapat digunakan untuk menghubungkan memori eksternal bersuhu tinggi (misalnya MRAM) atau ADC berkecepatan tinggi. USART dapat berkomunikasi dengan modul telemetri downhole, chip manajemen daya, atau koprosesor lainnya. Disarankan untuk menambahkan pemeriksaan CRC atau penghitung bingkai ke semua antarmuka komunikasi, karena tepi sinyal melambat dan tingkat kesalahan bit meningkat pada suhu tinggi.
DMA dan Timer
Empat belas saluran DMA sangat mengurangi overhead interupsi CPU, memungkinkan transfer data ADC multi-saluran langsung ke SRAM pada frekuensi utama 80 MHz. Enam belas pengatur waktu mendukung pengaturan waktu dasar, keluaran PWM, dan fungsi penangkapan masukan, yang dapat digunakan untuk menghasilkan pulsa eksitasi akustik downhole atau mengukur lebar sinyal pulsa.
Catu Daya dan Konsumsi Daya
ZT6206H beroperasi dari 1,71 V hingga 3,6 V; 3.3 V disarankan untuk menurunkan arus pada tingkat daya yang sama. Konsumsi daya sekitar 80 mW pada 175 derajat pada kecepatan penuh (80 MHz × 100 μA/MHz × 3,3 V), dan sekitar 5,3 mW pada 200 derajat dengan frekuensi diturunkan menjadi 16 MHz. Konsumsi daya yang rendah membantu mengontrol-pemanasan otomatis dan menghindari pelepasan panas. Desainer harus menghitung suhu persimpangan sebenarnya dengan menggabungkan pemanasan mandiri chip dengan suhu sekitar untuk memastikan suhu tidak melebihi 200 derajat .
Qingdao ZITN memiliki rantai teknologi lengkap mulai dari desain chip hingga verifikasi sistem di bidang{0}}sirkuit terintegrasi bersuhu tinggi. ZT6206H-nya telah menggantikan solusi sirkuit-suhu tinggi yang terpisah di beberapa proyek-well logging. Bagi perancang sistem, tingkat integrasi yang tinggi dari chip ini memungkinkan pengurangan sirkuit yang awalnya terdiri dari lusinan op-suhu tinggi, komparator, dan gerbang logika menjadi satu chip ditambah sejumlah kecil perangkat periferal. Hal ini tidak hanya meningkatkan waktu rata-rata antar kegagalan (MTBF) namun juga menyederhanakan perutean PCB bersuhu tinggi. Disarankan untuk memperjelas periferal mana yang perlu beroperasi pada 200 derajat selama fase desain skema dan menetapkan fungsi secara ketat sesuai dengan tabel penurunan suhu di lembar data untuk mencegah gangguan komunikasi downhole yang disebabkan oleh penggunaan periferal terbatas yang tidak tepat.
Jika Anda ingin mempelajari informasi lebih lanjut, silakan hubungi kami melalui Email:marketing@qdzitn.com!