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(jiàn)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(guò)同時(shí)運(yùn)用現(xiàn)成的集成芯片和薄厚膜技術(shù)來(lái)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(mén)功能設(shè)計(jì)方法之間。這項(xiàng)技術(shù)無(wú)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(mén)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(lái)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(lái)說(shuō)，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(mén)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)軟件和具體的應(yīng)用相結(jié)合來(lái)達(dá)到降低能耗的目的。

2.2結(jié)語(yǔ)

綜上所述，井下儀器高溫電路的設(shè)計(jì)可以通過(guò)三個(gè)主要的措施來(lái)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(guò)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