井下儀器高溫電路設(shè)計方法分析

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1高溫電路的幾種設(shè)計方法

1.1傳統(tǒng)方法

高溫電路的設(shè)計的傳統(tǒng)方法主要是針對電子器件本身進行的優(yōu)化設(shè)計，即采用耐熱設(shè)計、降低電子器件的功耗、選擇耐熱原材料，進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普通高溫環(huán)境進行的設(shè)計，應(yīng)用范圍小，同時如果電子器件長期處于高溫條件下，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運用現(xiàn)成的集成芯片和薄厚膜技術(shù)來設(shè)計電路的方法，這種方法下設(shè)計的電路性能居于傳統(tǒng)電路方法與專門功能設(shè)計方法之間。這項技術(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)計方法，但是這種方法也存在一個重要的缺點就是設(shè)計、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就是專門針對集成電路設(shè)計的一種特殊的設(shè)計方法，這種方法設(shè)計的電路耐高溫性能最高，針對性、適應(yīng)性較強，因此這種方法也成為了未來高溫電路設(shè)計的一個重要方向。

1.4三種高溫電路設(shè)計方法對比

在三種高溫電路設(shè)計方法中，專用功能方法下設(shè)計的電路具有功耗低，體積小、穩(wěn)定性高、針對性強、耐熱性好的特點，但是這種方法的有一個重要的缺點，即設(shè)計研發(fā)的成本高，設(shè)計周期較長。傳統(tǒng)的電路設(shè)計方法與專用功能方法恰恰相反，它具有研發(fā)成本低，設(shè)計周期短的特點。對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，我們在選擇電路設(shè)計方法時，要針對它所處的狀況進行選擇，比如在普通的溫度下，最好采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，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現(xiàn)。目前降低功耗的措施主要有降低供電電壓、實施降頻以及降低負載容抗等。其中最有效降低功耗的方法就是降低負載容抗。

2.1硬件設(shè)計方面

2.1.1高溫集成芯片具有耐高溫、功耗低的特點，所以進行電子器件選擇時應(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，精簡元器件的數(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)計方面

2.1.5.1加大相關(guān)軟件的開發(fā)進度，盡量用軟件取代硬件去工作，減低維護、運營成本；

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)計可以通過三個主要的措施來實現(xiàn)，首先是對于電路結(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，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