简介
说到恶劣环境，世界上最具应战性的运用之一无疑是井下钻探。油田服务公司正在应战技能极限，规划有必要能接受极点压力、冲击和振荡的精细设备，一起该设备需求具有较长的电池运用寿数且尺度极小。可是，关于在此环境中运用的电子设备，最大应战也许是极点温度。这儿的高温与深度成函数联系;而地热梯度均匀约为25°C/km，在某些地区，还或许更高。跟着全球能源需求日益增大，推进着人们去钻探和开发这些曩昔一向无从下手的热井。不幸的是，在这种环境中底子无法冷却电子设备。正因如此，职业需求有必要能在200°C以上的环境中牢靠作业的精细仪器。的确，较高的毛病本钱更是突显了牢靠性的重要。在地下数英里作业的钻柱假如呈现电子组件毛病，需求一天以上的时刻来检修及替换，操作杂乱深水海上钻井渠道每天大约需求花费50多万美元。
除了石油和天然气勘探外，高温电子器材还有其他的新式运用。航空业正日益向“多电子飞机”的趋势开展。这一方案一方面是为了用分布式操控体系替代传统集中式发动机操控器，分布式操控体系将发动机操控体系放置在离发动机较近的当地，明显降低了互连的杂乱性，使飞机的分量减轻了数百磅。此方案的另一方面是要用电力电子和电子操控体系替代液压体系，以进步牢靠性，削减保护本钱。抱负状态下，操控电子设备有必要离执行器很近，这也会发生较高的环境温度。类似于航空电子喷气发动机，用于发电的重工业燃气涡轮机需求操控体系和仪器仪表。
高额外温度的IC
曩昔，由于无法取得高温IC，高温电子设备规划人员只能运用超出其额外规范的器材。虽然有些规范温度IC或许具有超出规范的有限功用，但运用起来十分困难，而且十分风险，牢靠性或功能毫无确保。例如，工程师有必要确认或许选用的器材，充沛测验并描绘其温度功能，并验证其长时间牢靠性。器材的功能和寿数经常会大幅递减，并在制作批次之间或许有巨大差异。这一进程充溢应战且贵重耗时，规划人员都是只怕避之不及。此外，方针规划温度过渡到175°C，而且需求更先进的封装，即便仅仅为了在较短的持续时刻坚持牢靠性。
走运的是，近年来的开展使得能够买到现成的高额外温度IC。ADI公司高温产品组合中的产品选用专门工艺技能、电路规划和封装并经过全面的特性、验证和出产测验方案测验，能够确保以数据手册规范在高温下牢靠作业。
高温信号链
虽然咱们说到了高温电子设备的一些不同的终究运用，从石油勘探到航空电子再到重工业范畴，这些运用在信号链中存在几个一起的要求。其间大多数体系需求从多个传感器获取精细数据或需求高吞吐速率。别的，其间许多运用具有严厉的功耗预算，由于它们都是选用电池运转，或无法忍受因电子设备自热而添加的额外温度。因而，需求一个低功耗数据收集信号链，由传感器、精细模仿元件和高吞吐速率ADC组成。
虽然现在能够购买到商用高额外温度IC，现在的电路构建模块挑选也依然有限。特别是，没有低功耗、采样速率高于100 kSPS且额外作业温度超越200°C的商用精细ADC。关于需求收集并处理较宽带宽信号或想要多路复用通道的电路规划人员，这是一个十分令人头疼的问题。为满意这种需求，ADI最近发布了AD7981 ADC;在16位分辨率下，该器材的采样速率可高达600 kSPS，一起保持低功耗和极小的尺度。现在供给额外温度为175°C的10引脚MSOP封装，以及额外温度为210°C的陶瓷扁平封装，裸片版别也行将推出。作为事例研讨，咱们将进一步具体讨论此ADC的特性，了解它如安在极点温度下完成打破功能和牢靠性。
AD7981高温ADC
AD7981是一款16位、低功耗、单电源ADC，选用采样速率高达600 kSPS的逐次迫临型架构(SAR)。它根据ADI老练的SAR内核，该内核已在很多工业和仪器仪表体系中运用。该架构根据ADI的专有电荷再分配容性DAC技能。CMOS制作工艺之所以可在高温下完成优异功能，其部分原因就在于这些电容在整个温度规模内的匹配和盯梢特性。此外，还对收集电路进行了优化，以进步高温环境下的精度。
AD7981的典型运用信号链如图1所示，其间轨到轨输出、精细、低功耗、双通道高温认证放大器AD8634用于驱动AD7981的输入，并作为基准电压缓冲器与低温度漂移的高温认证ADR225 2.5 V基准电压源合作运用。AD7981需求两个电源：一个模仿和数字内核电源(VDD)，以及一个与1.8 V和5 V之间的任何逻辑直接接口的数字输入/输出接口电源(VIO)。VIO和VDD引脚能够连在一起，以削减所需的电源数。
AD7981供给超卓的沟通和直流功能并具有±0.7 LSB INL、−102 dB THD和91 dB SNR的典型规范，因而即便在175°C的高温下，也能完成高动态规模和更好的精度。AD7981的典型INL与 代码的联系图如图2所示。
AD7981在不同温度下宽输入频率规模内的信纳比(SINAD)功能如图3所示。
AD7981经过使功耗和吞吐速率呈线性改变联系，在600 kSPS满吞吐量时功耗典型值约为4 mW，10 kSPS时为70 μW，最大程度地延长了恶劣环境中的电池运用寿数，如图4所示。AD7981在转化之间会主动关断，以便节约功耗。这使该器材特别适合于低采样速率的运用(即便只要几赫兹)，并使电池供电体系完成极低的功耗。
