高溫構造
本參考平臺采用適合在200°C條件下工作的組件和其他材料制成。平臺上使用的所有組件均為各自制造商指定的高溫工作組件（另有說明時除外），并且全球經銷商網絡已經開始大量供貨。全部BOM、PCB布局圖和裝配圖紙都隨參考設計包免費提供。
電容
用C0G或NP0電介質電容進行小容值的濾波器和去耦。這些電介質電容的溫度系數表現極其平坦，一般而言，其對屈曲應力的耐受性更好。為使RC濾波器具有高Q、低溫度系數，并且在變化電壓下具有穩定的電氣特性，建議使用C0G或NP0型電容。我們用小尺寸0805或以上陶瓷器件減小了組件與PCB之間的CTE失配。出于大量存儲需要，我們選擇了高溫鉭電容，并在尺寸與ESR之間進行了平衡。實際上，圖8最終表明，使用100 kΩ和1 MΩ電阻時，穩定性確實會受到影響。由于輸出電壓會受到嚴格濾波，所以，柵極電壓就變成了振鈴檢測器。振鈴表示相位裕量糟糕或為負值，振鈴頻率顯示交越頻率。
電阻
設計主體部分采用薄膜SMT電阻（汽車級PATT系列），市場上貨源充足。另外，根據設計需要，針對特定值和尺寸選擇了部分厚膜SMT電阻。
電路板連接著一個額定溫度為200°C的Micro－D，后者常用于高可靠性行業。為了減少信號串擾，我們對連接器外殼進行了特別處理，將其接地至組件中的PCB。對于要求最高信號完整性和最低串擾的應用，則要采用高溫專業連接器（或者無連接器）和同軸或屏蔽平衡輸入，以減少串擾。
PCB設計和布局
在井下應用中宜選擇狹長形的PCB，因為這些應用里的電路板必須符合鉆孔和耐壓殼限制要求。選擇的電路板材料是一種耐高溫無鹵聚酰亞胺。指定電路板厚度為0．093英寸而非0．062英寸的標準厚度，因為這樣可以增加剛度和平坦度。
采用鎳金表面處理，其中鎳提供一個壁壘，可防止金屬間增生，金則為接頭焊接提供一個良好的表面。
對于選擇的0．093英寸電路板厚度，典型的四層堆疊中有一個約13密耳的銅隔離層和一個60密耳的大內核。如果是六層結構，則隔離層一般厚9．5密耳和28密耳。為此，我們采用了六層設計，這樣就可以在每個信號層設置一個接地層，從而改善噪聲性能。
電源和數字通信信號饋入一個連接器，模擬信號則饋入反向連接器。這樣就可以在數字域與模擬域之間實現良好的隔離和信號流。地的分割設在電路板中間，電源濾波則設于分隔處附近。盡量減少與分隔層相交的數字控制線路，采用串聯端接以減少數字噪聲耦合。用銅網絡接線在一個點把數字和模擬接地層焊接起來，為驅動源提供一個低阻抗回路。
多路復用器控制信號與模擬部分長度相同，但其敷設路徑與關鍵模擬信號路徑隔開。在實踐中，這些多路復用控制線路會與采集數據測量同步改變，從而最大限度地減少了串擾效應。
焊接
選擇Sn95／Sb05是為了在200°C的工作溫度下提供足夠高的熔點（＞230°C），同時還考慮了良好的操作性和裝配工廠的現有加工能力。
電路板安裝
我們在這塊電路板上提供安裝柱是出于方便考慮，其僅適用于基準測試或實驗室環境，不適合強沖擊和強震動環境。如果要用于強沖擊和強震動環境，可以先用環氧樹脂把組件固定在電路板上。對于IDC接頭等脆弱組件，可以采用密封方式或者從裝配件中移除。在井下或其他惡劣環境中，典型安裝方式是采用導軌安裝系統，用柔性抗沖擊安裝墊圈把整個電路板固定起來。也可以把裝配件完全密封起來并裝入安裝硬件中，然后把安裝硬件固定到底盤或外殼上。
性能測試結果
我們對多塊電路板進行了廣泛的測試，以評估其在工作溫度范圍內的典型性能；同時還在200°C環境溫度下浸泡了200小時，以便測定裝配工藝和電路板的可靠性。
交流和直流信號鏈性能是基于SAR ADC的精密數據采集系統的一項關鍵精度指標。當ADC以600 kSPS的速率運行并且工作溫度為200°C時，魯棒的比率式平臺的串擾性能可達–100 dB以上，最大失調漂移達±60 mV。對于交流測試，用一個1 kHz的低失真音作為輸入信號，并用＋5 VDC／–2．5 VDC模擬電源為電路板供電。圖6所示為該信號音在400 kSPS下的FFT及頻譜分析計算結果。在200°C下，SNR優于84 dB，THD達–96 dB。圖7所示為SNR和SINAD，圖8所示為采用同一輸入音時，非多路復用通道在工作溫度范圍內的THD。
我們測量了模擬和數字供電軌在工作溫度范圍內的功耗，結果如圖9所示。室溫下的總功耗為155 mW，200°C下則增至225 mW。3．3 V供電軌上的功耗由以全時鐘速率運行的微控制器和一個精密震蕩器為主。我們為轉換器設定的突發采樣速率為每秒8192個樣本。
有關額外參數的測試結果請參閱參考平臺，其額定參數指標符合 200°C工作溫度要求。
應用示例
油氣勘探、航空航天和重工業領域的多種應用通過加速度計實現定向和震動檢測。搭載模擬輸入的加速度計具有最高的精度，而且非常靈活，能根據應用需要調節傳感器輸出。
ADXL206 是一款完整的精密型低功耗雙軸iMEMS?加速度計，可用于高溫環境。其范圍為±5 g，帶寬范圍為0．5 Hz至2．5 kHz。ADXL206的輸出以? VCC為中心，與VCC成比率。如果ADXL206和 EV－HT－200CDAQ1共用VCC（在連接器上提供），則可以用多路復用器S7通道上的VCC 基準電壓源清零直流失調和電源漂移。圖10為一個示例電路。必須按?的比例因子對ADXL206的信號范圍（0 V至5 V）進行調節，使其與精密數據采集系統0 V至2．5 V的范圍相擬合。具體方法是，先緩沖輸出，然后使用數據采集系統內部的衰減器。C2和C3設定ADXL206的帶寬；圖9中的例子所示帶寬為33 Hz。低帶寬應用可以使用多路復用器輸入；要實現最高的帶寬和精度，可以使用兩個非多路復用輸入通道。
小結
本文介紹了一種新的、高度集成的魯棒型精密數據采集參考平臺，EV－HT－200CDAQ1，該平臺經過測定，其參數指標符合200°C工作溫度要求。借助該平臺，高溫電子系統設計師可以在原型制作和評估中使用最先進的組件，從而縮短開發時間和上市時間。