隨鉆測井儀器井下數據及信號通訊傳輸模塊設計

王秋然

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院鉆井工藝研究所，黑龍江大慶163000）

1 主控芯片D/A轉換設計要求

要求：將模擬信號轉化為數字信號，進行處理后輸出模擬信號。輸入延遲從接收模塊到邏輯模塊之間延遲為3.1ns，邏輯模塊到輸出模塊之間延遲為3.1ns。

驗證：將模擬量進行二進制展開，對應的每一位按照由低向高的順序將其加權計算后的計算值相加，所得的總模擬量就與數字量成正比，所得到的結果與數字量一一對應成比例關系。由此可以實現將數字信號轉換為模擬信號。

其中為二進制數按位權展開轉換成的十進制數值。

由此有[1]：

進一步簡化可得：

通過上式可得結論如圖1所示。

圖1 10位A/D結果格式

由此，實現D/A轉換，符合設計標準。

比較器設計要求：輸出電壓響應時間小于5ns，高電平轉低電平信號時間小于10ns，輸出電壓信號噪聲小于0.2mV。

2 計算驗證

比較器電路原理圖如2所示。

圖2 比較器電路原理

設計電路時，差分計算器選用的為PMOS管，其精度高，功耗少，在做雙路差分計算時，誤差更小。這2個信號差分前，并不一致，其中電壓較低的，其打開狀況較好，通過的電流值也更高；差分計算之后，會將輸出電壓拉高，同時反饋給輸入電路。輸入端采用的是NMOS管控制信號，分別為M9和M10，當電源電壓Vc電壓值較低時，M10的柵電壓會被拉升，M9則處于臨界開啟狀態，此時V0輸出的是高電壓信號。圖2中，柵電壓噪聲過高時，相應的電流也會升高，使用M8和M9抑制過高的電壓和電流。電路的輸……