井下儀器高溫電路設(shè)計(jì)方法分析

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1高溫電路的幾種設(shè)計(jì)方法

1.1傳統(tǒng)方法

高溫電路的設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法主要是針對(duì)電子器件本身進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)，即采用耐熱設(shè)計(jì)、降低電子器件的功耗、選擇耐熱原材料，進(jìn)而提高電子器件的耐熱性。這種方法短期見效快，但是這種方法主要是針對(duì)普通高溫環(huán)境進(jìn)行的設(shè)計(jì)，應(yīng)用范圍小，同時(shí)如果電子器件長(zhǎng)期處于高溫條件下，其整體性能不能得到保證。

1.2混合電路方法

混合電路方法主要是通過同時(shí)運(yùn)用現(xiàn)成的集成芯片和薄厚膜技術(shù)來設(shè)計(jì)電路的方法，這種方法下設(shè)計(jì)的電路性能居于傳統(tǒng)電路方法與專門功能設(shè)計(jì)方法之間。這項(xiàng)技術(shù)無論是在功耗方面還是在耐高溫方面都由于傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)方法，但是這種方法也存在一個(gè)重要的缺點(diǎn)就是設(shè)計(jì)、應(yīng)用成本高。

1.3專用功能電路方法

所謂的專用功能電路方法其實(shí)就是專門針對(duì)集成電路設(shè)計(jì)的一種特殊的設(shè)計(jì)方法，這種方法設(shè)計(jì)的電路耐高溫性能最高，針對(duì)性、適應(yīng)性較強(qiáng)，因此這種方法也成為了未來高溫電路設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方向。

1.4三種高溫電路設(shè)計(jì)方法對(duì)比

在三種高溫電路設(shè)計(jì)方法中，專用功能方法下設(shè)計(jì)的電路具有功耗低，體積小、穩(wěn)定性高、針對(duì)性強(qiáng)、耐熱性好的特點(diǎn)，但是這種方法的有一個(gè)重要的缺點(diǎn)，即設(shè)計(jì)研發(fā)的成本高，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)。傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法與專用功能方法恰恰相反，它具有研發(fā)成本低，設(shè)計(jì)周期短的特點(diǎn)。對(duì)于混合電路方法來說，它的性能介于上述兩種方法之間。因此，我們?cè)谶x擇電路設(shè)計(jì)方法時(shí)，要針對(duì)它所處的狀況進(jìn)行選擇，比如在普通的溫度下，最好采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，再比如在一些特殊的高溫環(huán)境下，我們則要采用專門功能方法。

2低功耗設(shè)計(jì)方法

提高電路耐高溫的性能除了采用耐高溫的元器件和優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)外，還可以通過降低功耗的方法實(shí)現(xiàn)。目前降低功耗的措施主要有降低供電電壓、實(shí)施降頻以及降低負(fù)載容抗等。其中最有效降低功耗的方法就是降低負(fù)載容抗。

2.1硬件設(shè)計(jì)方面

2.1.1高溫集成芯片具有耐高溫、功耗低的特點(diǎn)，所以進(jìn)行電子器件選擇時(shí)應(yīng)該盡量選擇集成芯片；

2.1.2較低的工作電壓可以較大幅度地提高電源的轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而減少轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生的多余熱量，因此我們應(yīng)該在確保電路性能的基礎(chǔ)上，盡量降低電源電壓；3.1.3優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，精簡(jiǎn)元器件的數(shù)量；

2.1.4在允許的條件下，我們應(yīng)該做到硬件軟件化，用軟件代替硬件；

2.1.5軟件設(shè)計(jì)方面

2.1.5.1加大相關(guān)軟件的開發(fā)進(jìn)度，盡量用軟件取代硬件去工作，減低維護(hù)、運(yùn)營(yíng)成本；

2.1.5.2可以充分利用中斷等手段減少電量的損耗；

2.1.5.3通過軟件和具體的應(yīng)用相結(jié)合來達(dá)到降低能耗的目的。

2.2結(jié)語

綜上所述，井下儀器高溫電路的設(shè)計(jì)可以通過三個(gè)主要的措施來實(shí)現(xiàn)，首先是對(duì)于電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，其次是采用比較耐高溫的電子元器件，再次是優(yōu)化功耗設(shè)計(jì)，降低工作中的功耗，通過這三方面的措施基本上就可以保障井下儀器在高溫條件下正常工作。

作者：李超 黃小俊 肖彥新 馬維華 賈少博 單位：中石化河南石油工程有限公司