掘削中のロギング（LWD）計器回路は通常、信号調整、アナログ-デジタル変換、データ処理、通信、制御などの複数の機能モジュールで構成されています。{{0}{1}採用高温の ARM プロセッサ-ZT6206H などを使用すると、アナログ フロントエンドの一部、すべてのデータ処理、およびほとんどのロジック制御機能を単一のチップに統合できます。これにより、PCB の設置面積が削減され、高温での相互接続障害のリスクが軽減され、材料管理が簡素化されます。設計者は、次のペリフェラルの適用可能性を評価することに重点を置く必要があります。
アナログ-に-デジタルコンバーター(ADC)
ZT6206H には 3 つの 12- ビット ADC が統合されており、実効サンプリング レートは低下しますが、ハードウェア オーバーサンプリングによって分解能を 16 ビットに向上させることができます。ダウンホールのガンマ分光法または抵抗率信号（通常は帯域幅が 10 kHz 未満）の場合、オーバーサンプリングにより信号対ノイズ比が効果的に向上し、200 度での性能を保証するのが難しい外部の高精度 ADC の使用を回避できます。{{6}{}{7}} ADC 基準電圧源は高温では大幅にドリフトすることに注意してください。したがって、外部高温電圧リファレンス (LM4040-HT シリーズなど) またはレシオメトリック測定をお勧めします。
デジタル-に-アナログコンバータ（DAC）とオペアンプ
2 つの 12- ビット DAC を使用して、バイアス電圧を生成したり、ダウンホール可変ゲイン アンプを制御したりできます-。 2 つの統合オペアンプ (PGA) を非反転アンプ、反転アンプ、または差動アンプとして構成して、微弱なセンサー信号を直接処理できます。たとえば、熱電対または白金抵抗信号は、ADC に供給される前に PGA によって増幅できるため、外部計装アンプが不要になります。 200 度では、PGA のオフセット電圧と温度ドリフトが増加します。設計者は、ソフトウェアで定期的なキャリブレーションを実装する必要があります (たとえば、10 秒ごとにゼロおよびフルスケール基準を挿入する)。
通信インターフェース
3 つの SPI インターフェイスと 6 つの USART インターフェイスは 200 度で引き続き使用できますが、3 つの I²C インターフェイスと 1 つの CAN インターフェイスは 175 度未満での動作に制限されます。この制限はシステム アーキテクチャに大きな影響を与えます。ダウンホール バスが CAN プロトコルを使用する場合、チップ温度は 175 度未満に維持する必要があります。それ以外の場合は、冗長 USART-to- ブリッジ スキームを採用する必要があります。最高速度の同期シリアル インターフェースとして、SPI を使用して外部高温メモリ (MRAM など) や高速 ADC を接続できます。- USART は、ダウンホール テレメトリ モジュール、電源管理チップ、またはその他のコプロセッサと通信できます。高温では信号エッジが遅くなりビットエラー率が上昇するため、すべての通信インターフェイスに CRC チェックまたはフレームカウンターを追加することをお勧めします。
DMA とタイマー
14 個の DMA チャネルにより CPU 割り込みのオーバーヘッドが大幅に削減され、80 MHz のメイン周波数でマルチチャネル ADC データを SRAM に直接転送できます。{0}} 16 個のタイマーは、基本的なタイミング、PWM 出力、入力キャプチャ機能をサポートしており、これらを使用してダウンホール音響励起パルスを生成したり、パルス信号幅を測定したりできます。
電源と消費電力
ZT6206H は 1.71 V ～ 3.6 V で動作します。同じ電力レベルで電流を下げるには 3.3 V を推奨します。消費電力は、フルスピード (80 MHz × 100 μA/MHz × 3.3 V) で 175 度で約 80 mW、周波数が 16 MHz にディレーティングされた 200 度で約 5.3 mW です。消費電力が低いため、自己発熱を制御し、熱暴走を回避できます。-設計者は、チップの自己発熱と周囲温度を組み合わせて実際のジャンクション温度を計算し、温度が 200 度を超えないようにする必要があります。-
青島 ZITN は、高温集積回路の分野におけるチップ設計からシステム検証までの完全な技術チェーンを保有しています。{0} ZT6206H は、複数の深井戸検層プロジェクトでディスクリート高温回路ソリューションを置き換えてきました。{3}{4}{4}システム設計者にとって、このチップの高い集積レベルにより、元々は数十の高温オペアンプ、コンパレータ、論理ゲートで構成されていた回路を、単一のチップと少数の周辺デバイスに縮小することができます。これにより、平均故障間隔 (MTBF) が改善されるだけでなく、高温での PCB 配線も簡素化されます。{9}}制限された周辺機器の不適切な使用によるダウンホール通信の中断を防ぐために、回路図設計段階でどの周辺機器が 200 度で動作する必要があるかを明確にし、データシートの温度ディレーティング テーブルに従って機能を厳密に割り当てることをお勧めします。
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