CN109347445A - 一种检波器放大电路 - Google Patents

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田骏
尚新民
白程
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Abstract

本发明公开了一种检波器放大电路，涉及电子技术领域。该检波器放大电路包括机芯起振单元、后续电路及采集站电路和差分输入放大电路，所述差分输入放大电路的输入端与所述机芯起振单元的输出端连接，所述差分输入放大电路的输出端与所述后续电路及采集站电路的输入端连接。该检波器放大电路中差分输入放大电路实现了前置放大电路的双差分输入和双差分输出，能够提供足够的共模抑制比，有效抵御外界电磁场干扰，并与后续电路及采集站电路相匹配。

Description

一种检波器放大电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种检波器放大电路。
背景技术
在地震勘探系统中，检波器承担将接受的地层震动波转换为电信号输出的任务，来自震源产生的地震波，向地层深处传播，并将带有地层信息的反射波传递到地面检波器进行接受，由于震源强度的限制以及地层介质的衰减，检波器需要接受地层深处传来的地震波弱信号。
现有技术中检波器放大电路通常包括机芯起振单元、前置放大电路和后续电路及采集站电路，机芯起振单元将振动信号转换成电信号，前置放大电路对电信号进行放大，即提供一定的电路增益。通常前置放大电路采用同向高输入阻抗负反馈放大器，由运算放大器A1和电阻R1、电阻R2组成单端输入的前置放大电路，电阻R1和电阻R2组成前置放大电路的电压负反馈线路。然而，由于前置放大器为单端对地不平衡输入，共模抑制比不高，从而抵御外界电磁场干扰能力较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种检波器放大电路，实现前置放大电路的差分输出，能够提供足够的共模抑制比，有效抵御外界电磁场干扰，并与后续电路及采集站电路相匹配。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种检波器放大电路，包括机芯起振单元、后续电路及采集站电路和差分输入放大电路，所述差分输入放大电路的输入端与所述机芯起振单元的输出端连接，所述差分输入放大电路的输出端与所述后续电路及采集站电路的输入端连接。
进一步，所述差分输入放大电路包括运算放大器A2、运算放大器A3和电压负反馈电路，所述运算放大器A2的输出端和反向输入端均与所述电压负反馈电路的一端连接，所述运算放大器A3的输出端和反向输入端均与所述电压负反馈电路的另一端连接。
进一步，所述运算放大器A2的同向输入端与所述机芯起振单元连接，输出端与所述后续电路及采集站电路的正极连接；所述运算放大器A3的同向输入端与所述机芯起振单元连接，输出端与所述后续电路及采集站电路的负极连接。
进一步，所述电压负反馈电路包括电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R5连接在运算放大器A2的反向输入端和运算放大器A3的反向输入端之间；所述电阻R4的一端与电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端连接在运算放大器A2的输出端与所述后续电路及采集站电路的连接线路上；所述电阻R6的一端与电阻R5的另一端连接，所述电阻R6的另一端连接在所述运算放大器A3的输出端与所述后续电路及采集站电路的连接线路上。
进一步，所述电阻R4和所述电阻R6的阻值相同。
进一步，所述运算放大器A2的型号为OPA333。
进一步，所述运算放大器A3的型号为OPA333。
进一步，所述后续电路及采集站电路的接地端接地。
本发明的一种检波器放大电路具有以下有益效果：
本发明公开了一种检波器放大电路，包括机芯起振单元、后续电路及采集站电路和差分输入放大电路，通过差分输入放大电路实现前置放大电路的双差分输入和双差分输出。该检波器放大电路的共模抑制比可高达100dB以上，能有效抵御外界电磁场干扰，极大地提高了采集资料记录的信噪比，从而提高采集资料的品质，并与后续电路及采集站电路相匹配。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种检波器放大电路的电路原理图；
图2是本发明提供的一种检波器放大电路的模块框图；
图3是现有技术中检波器放大电路的电路原理图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例
如图1和图2所示，一种检波器放大电路，包括机芯起振单元、后续电路及采集站电路和差分输入放大电路，所述差分输入放大电路的输入端与所述机芯起振单元的输出端连接，所述差分输入放大电路的输出端与所述后续电路及采集站电路的输入端连接。
所述机芯起振单元主要用于将振动信号转换成电信号，所述差分输入放大电路作为检波器前置放大电路，用于完成阻抗变换及信号放大功能。由于地层各种物质和介质对振动信号的衰减，使得地层反射波到达机芯的信号往往较弱，信号处理电路中前置放大电路完成对弱信号的放大，即提供一定的电路增益。要完整的准确反映地层信息，就必须要求检波器具有足够的灵敏度和足够的接受频带宽度，并具备抵御外界干扰的能力。灵敏度和频带宽度可以通过调节检波器电路的增益和输入阻抗来达到目的，但抵御外界干扰，特别是电磁场干扰，检波器电路必须具备足够的共模抑制比。
机芯起振单元的工作原理来自于压电转换理论，其心脏部分为压电陶瓷晶片，其成容性特征，为维持宽频接受特性，前置放大电路一般采取同向高输入阻抗负反馈放大器，如同向反馈放大器可采用单端对地输入方式。如图3所示，为现有技术中检波器放大电路的电路原理图。运算放大器A1、电阻R1和电阻R2组成单端输入的前置放大电路，电阻R1和电阻R2组成放大电路的电压负反馈线路。由于前置放大电路为单端对地不平衡输入，共模抑制比不高，通常为50dB左右，从而抵御外界电磁场干扰能力较差。同时，现有的检波器后续电路及采集站电路均采用差分输入，现有的前置放大电路输出为单端对参考端输出，与后续电路及采集站电路不兼容，不适合直接运用在检波器电路中，因此需要对前置放大电路进行改进，实现前置放大电路的差分输出。
进一步，所述差分输入放大电路包括运算放大器A2、运算放大器A3和电压负反馈电路，所述运算放大器A2的输出端和反向输入端均与所述电压负反馈电路的一端连接，所述运算放大器A3的输出端和反向输入端均与所述电压负反馈电路的另一端连接。所述电压负反馈电路在放大电路中用于稳定输出电压和静态工作点，减少交流信号的失真。
进一步，所述运算放大器A2的同向输入端与所述机芯起振单元连接，输出端与所述后续电路及采集站电路的正极连接；所述运算放大器A3的同向输入端与所述机芯起振单元连接，输出端与所述后续电路及采集站电路的负极连接。
进一步，所述电压负反馈电路包括电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R5连接在运算放大器A2的反向输入端和运算放大器A3的反向输入端之间；所述电阻R4的一端与电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端连接在运算放大器A2的输出端与所述后续电路及采集站电路的连接线路上；所述电阻R6的一端与电阻R5的另一端连接，所述电阻R6的另一端连接在所述运算放大器A3的输出端与所述后续电路及采集站电路的连接线路上。
具体的，该检波器放大电路中，运算放大器A2、运算放大器A3和电压负反馈电路组成差分输入放大电路，实现前置放大电路的双差分输入和双差分输出。输入电压通过运算放大器A2和运算放大器A3放大后，差分电压呈现在电阻R4、电阻R5和电压R6上，输入信号将通过运算放大器A2和运算放大器A3获得增益并得到放大，该差分输入放大电路的共模抑制比也会增大。因检波器中后续电路及采集站电路均采用差分输入，因而该检波器放大电路与后续电路及采集站电路能够很好的匹配。
进一步，所述电阻R4和所述电阻R6的阻值相同。输入电压通过运算放大器A2和运算放大器A3放大后，差分电压呈现在电阻R4、电阻R5和电压R6上，当电阻R4和电阻R6阻值相同时，输入信号通过运算放大器A2和运算放大器A3获得增益并得到放大，电路增益为2R4/R5。
进一步，所述运算放大器A2的型号为OPA333，也可采用其他低噪声运算放大器。
进一步，所述运算放大器A3的型号为OPA333，也可采用其他低噪声运算放大器。
进一步，所述后续电路及采集站电路的接地端接地。
由以上技术方案，本发明提供了一种检波器放大电路，包括机芯起振单元、后续电路及采集站电路和差分输入放大电路，通过差分输入放大电路实现前置放大电路的双差分输入和双差分输出。该检波器放大电路的共模抑制比可高达100dB以上，能有效抵御外界电磁场干扰，极大地提高了采集资料记录的信噪比，从而提高采集资料的品质，并与后续电路及采集站电路相匹配。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种检波器放大电路，包括机芯起振单元和后续电路及采集站电路，其特征在于：还包括差分输入放大电路，所述差分输入放大电路的输入端与所述机芯起振单元的输出端连接，所述差分输入放大电路的输出端与所述后续电路及采集站电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的检波器放大电路，其特征在于，所述差分输入放大电路包括运算放大器A2、运算放大器A3和电压负反馈电路，所述运算放大器A2的输出端和反向输入端均与所述电压负反馈电路的一端连接，所述运算放大器A3的输出端和反向输入端均与所述电压负反馈电路的另一端连接。
3.根据权利要求2所述的检波器放大电路，其特征在于，所述运算放大器A2的同向输入端与所述机芯起振单元连接，输出端与所述后续电路及采集站电路的正极连接；所述运算放大器A3的同向输入端与所述机芯起振单元连接，输出端与所述后续电路及采集站电路的负极连接。
4.根据权利要求2所述的检波器放大电路，其特征在于，所述电压负反馈电路包括电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R5连接在运算放大器A2的反向输入端和运算放大器A3的反向输入端之间；所述电阻R4的一端与电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端连接在运算放大器A2的输出端与所述后续电路及采集站电路的连接线路上；所述电阻R6的一端与电阻R5的另一端连接，所述电阻R6的另一端连接在所述运算放大器A3的输出端与所述后续电路及采集站电路的连接线路上。
5.根据权利要求4所述的检波器放大电路，其特征在于，所述电阻R4和所述电阻R6的阻值相同。
6.根据权利要求2所述的检波器放大电路，其特征在于，所述运算放大器A2的型号为OPA333。
7.根据权利要求2所述的检波器放大电路，其特征在于，所述运算放大器A3的型号为OPA333。
8.根据权利要求1所述的检波器放大电路，其特征在于，所述后续电路及采集站电路的接地端接地。
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