一种基于电荷放大的检波器全差分电路制造技术

本发明专利技术属于地震勘探技术领域，尤其涉及一种基于电荷放大的检波器全差分电路。本发明专利技术通过由电荷转换电路和电压放大电路组成的电荷放大电路、机芯单元和后续滤波及采集电路的构成，提供了一种无需较高的输入阻抗，就能有效提高低频接受能力，无论传输线的长短，都能提供较高的共模抑制比来抵御噪声的干扰，传输线的长度不影响传输信号电压幅度的衰减，分布电容不影响频带宽度的压电检波器电路。

A Full Differential Circuit of Detector Based on Charge Amplification

【技术实现步骤摘要】
一种基于电荷放大的检波器全差分电路
本专利技术属于地震勘探
，尤其涉及一种基于电荷放大的检波器全差分电路。
技术介绍
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垂直地面插入的检波器进行接受，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。要完整的准确反应地层信息，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。检波器完成震动能量的机电转换，电信号经过放大整理后，输出到后续采集站和地震仪进行存储和分析。震源激发一般采取炸药或人工震源，受物理特征和条件限制，震动信号向地层传递过程中低频信号的损失，加之检波器自身接受低频信号的部分衰减。造成检波器接受并传递给地震仪的信号中，低频信息分量的不足，这会直接影响地震勘探资料的成像水平和地层面貌的真实反映。由于地震信号在地层深处传递时，高频信息随着传递深度增加衰减较快，低频信息更是在深层勘探中起主要作用，因而如果因各种原因造成低频信息的缺失，将会影响勘探采集信号的信噪比，从而影响深层的勘探效果。现行陆用压电检波器采用电压提取放大的原理，电压提取放大对电路有着严格的要求，首先相对压电容性特征，其必须具备足够高的输入阻抗，才能有效提取所需要的低频信息。但过高的输入阻抗会带来噪声和零漂的加剧。其次电路与压电晶体为主体的起震单元(机芯)直接连接线缆不易过长，否则缆线电阻和分布电容会带来较大的损耗和较大的干扰。仅此两点，对采用电压提取放大的压电检波器的性能提高带来一定的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种无需较高的输入阻抗，就能有效提高低频接受能力的压电检波器电路；本专利技术的目的之二是提供一种无论传输线的长短，都能提供较高的共模抑制比来抵御噪声干扰的压电检波器电路；本专利技术的目的之三是提供一种传输线的长度不影响传输信号电压幅度的衰减的压电检波器电路；本专利技术的目的之四是提供一种分布电容不影响频带宽度的压电检波器电路。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于电荷放大的检波器全差分电路，至少包括机芯单元和后续滤波及采集电路，还包括电荷放大电路；所述的电荷放大电路的输入正极与机芯单元的输出正极相连接，电荷放大电路的输入负极与机芯单元的输出负极相连接；电荷放大电路的输出正极与后续滤波及采集电路的输入正极相连接，电荷放大电路的输出负极与后续滤波及采集电路的输入负极相连接。所述的电荷放大电路由电荷转换电路和电压放大电路组成；电荷转换电路的输入正极与机芯单元的输出正极相连接，电荷转换电路的输出正极与电压放大电路的输入正极相连接；电荷转换电路的输入负极与机芯单元的输出负极相连接，电荷转换电路的输出负极与电压放大电路的输入负极相连接；电压放大电路的输出正极与后续滤波及采集电路的输入正极相连接，电压放大电路的输出负极与后续滤波及采集电路的输入负极相连接。所述的电荷转换电路由第一运算放大器、第二运算放大器、第一反馈电容、第二反馈电容、第一反馈电阻、第二反馈电阻、第一接地电阻和第二接地电阻组成；所述的第一运算放大器和第二运算放大器的反相输入端与机芯单元的输出连接；第一反馈电容与第一反馈电阻并联后的一端连接于第一运算放大器的反相输入端，第一反馈电容与第一反馈电阻并联后的另一端连接于第一运算放大器的反相输出端；第二反馈电容和第二反馈电阻并联后的一端连接于第二运算放大器的反相输入端，第二反馈电容和第二反馈电阻并联后的另一端连接于第二运算放大器的反相输出端；第一接地电阻和第二接地电阻的一端分别连接于第一运算放大器和第二运算放大器的同相输入端，第一接地电阻和第二接地电阻的另一端接地。所述的电荷转换电路由第一运算放大器、第二运算放大器、第一反馈电容、第二反馈电容、第一反馈电阻、第二反馈电阻、第一接地电阻和第二接地电阻组成；所述的第一运算放大器和第二运算放大器的反相输入端与机芯单元的输出连接；第一反馈电容与第一反馈电阻并联后的一端连接于第一运算放大器的反相输入端，第一反馈电容与第一反馈电阻并联后的另一端连接于电压放大电路的正极输入端；第二反馈电容和第二反馈电阻并联后的一端连接于第二运算放大器的反相输入端，第二反馈电容和第二反馈电阻并联后的另一端连接于电压放大电路的负极输入端；第一接地电阻和第二接地电阻的一端分别连接于第一运算放大器和第二运算放大器的同相输入端，第一接地电阻和第二接地电阻的另一端接地。所述的电压放大电路是全差分的同相电压放大电路或全差分的反相电压放大电路。所述的第一反馈电容和第二反馈电容的容值相等；第一反馈电阻、第二反馈电阻、第一接地电阻和第二接地电阻的阻值相等；第一运算放大器和第二运算放大器是相同的运算放大器。所述的第一反馈电阻和第二反馈电阻采用的金属膜电阻；第一运算放大器和第二运算放大器采用的是LF356型运算放大器。所述的同相放大电路由第三运算放大器、第四运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻组成；第三运算放大器和第四运算放大器的同相输入端与电荷转换电路的输出端连接；第一电阻和第二电阻串联并接地组成输入电阻电路，并接于第三运算放大器和第四运算放大器的同相输入端；第三电阻、第四电阻和第五电阻组成负反馈回路，第三电阻和第四电阻分别接与第三运算放大器和第四运算放大器的反相输入端和输出端之间，第五电阻连接于第三运算放大器和第四运算放大器的反相输入端之间；第一电阻和第二电阻阻值相等；第三电阻和第四电阻阻值相等。所述全差分的反相放大电路由第三运算放大器、第四运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻组成，第三运算放大器和第四运算放大器的反相输入端通过第一电阻和第三电阻与电荷转换电路输出连接；第五电阻和第六电阻串联并接地组成接地电路，并接于第三运算放大器和第四运算放大器的同相输入端，第一电阻和第二电阻、第三电阻和第四电阻组成负反馈回路；第二电阻、第四电阻分别分别接与三运算放大器、第四运算放大器的反相输入端和输出端之间；第一电阻、第三电阻连接于三运算放大器、第四运算放大器的反相输入端，并与第二电阻、第四电阻相连。所述的第一电阻与第三电阻的阻值相等；第二电阻与第四电阻的阻值相等；第五电阻和第六电阻的阻值相等。有益效果：本专利技术通过由电荷转换电路和电压放大电路组成的电荷放大电路、机芯单元和后续滤波及采集电路的构成，提供了一种无需较高的输入阻抗，就能有效提高低频接受能力，无论传输线的长短，都能提供较高的共模抑制比来抵御噪声的干扰，传输线的长度不影响传输信号电压幅度的衰减，分布电容不影响频带宽度的压电检波器电路。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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是本专利技术电路原理图；图2是本专利技术全差分电荷转换电路示意图；图3是本专利技术全差分同相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电荷放大的检波器全差分电路，至少包括机芯单元(1)和后续滤波及采集电路(4)，其特征在于：还包括电荷放大电路；所述的电荷放大电路的输入正极与机芯单元(1)的输出正极相连接，电荷放大电路的输入负极与机芯单元(1)的输出负极相连接；电荷放大电路的输出正极与后续滤波及采集电路(4)的输入正极相连接，电荷放大电路的输出负极与后续滤波及采集电路(4)的输入负极相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于电荷放大的检波器全差分电路，至少包括机芯单元(1)和后续滤波及采集电路(4)，其特征在于：还包括电荷放大电路；所述的电荷放大电路的输入正极与机芯单元(1)的输出正极相连接，电荷放大电路的输入负极与机芯单元(1)的输出负极相连接；电荷放大电路的输出正极与后续滤波及采集电路(4)的输入正极相连接，电荷放大电路的输出负极与后续滤波及采集电路(4)的输入负极相连接。2.如权利要求1所述的一种基于电荷放大的检波器全差分电路，其特征在于：所述的电荷放大电路由电荷转换电路(2)和电压放大电路(3)组成；电荷转换电路(2)的输入正极与机芯单元(1)的输出正极相连接，电荷转换电路(2)的输出正极与电压放大电路(3)的输入正极相连接；电荷转换电路(2)的输入负极与机芯单元(1)的输出负极相连接，电荷转换电路(2)的输出负极与电压放大电路(3)的输入负极相连接；电压放大电路(3)的输出正极与后续滤波及采集电路(4)的输入正极相连接，电压放大电路(3)的输出负极与后续滤波及采集电路(4)的输入负极相连接。3.如权利要求2所述的一种基于电荷放大的检波器全差分电路，其特征在于：所述的电荷转换电路(2)由第一运算放大器(A1)、第二运算放大器(A2)、第一反馈电容(C1)、第二反馈电容(C2)、第一反馈电阻(R1)、第二反馈电阻(R2)、第一接地电阻(R3)和第二接地电阻(R4)组成；所述的第一运算放大器(A1)和第二运算放大器(A2)的反相输入端与机芯单元(1)的输出连接；第一反馈电容(C1)与第一反馈电阻(R1)并联后的一端连接于第一运算放大器(A1)的反相输入端，第一反馈电容(C1)与第一反馈电阻(R1)并联后的另一端连接于第一运算放大器(A1)的反相输出端；第二反馈电容(C2)和第二反馈电阻(R2)并联后的一端连接于第二运算放大器(A2)的反相输入端，第二反馈电容(C2)和第二反馈电阻(R2)并联后的另一端连接于第二运算放大器(A2)的反相输出端；第一接地电阻(R3)和第二接地电阻(R4)的一端分别连接于第一运算放大器(A1)和第二运算放大器(A2)的同相输入端，第一接地电阻(R3)和第二接地电阻(R4)的另一端接地。4.如权利要求2所述的一种基于电荷放大的检波器全差分电路，其特征在于：所述的电荷转换电路(2)由第一运算放大器(A1)、第二运算放大器(A2)、第一反馈电容(C1)、第二反馈电容(C2)、第一反馈电阻(R1)、第二反馈电阻(R2)、第一接地电阻(R3)和第二接地电阻(R4)组成；所述的第一运算放大器(A1)和第二运算放大器(A2)的反相输入端与机芯单元(1)的输出连接；第一反馈电容(C1)与第一反馈电阻(R1)并联后的一端连接于第一运算放大器(A1)的反相输入端，第一反馈电容(C1)与第一反馈电阻(R1)并联后的另一端连接于电压放大电路(3)的正极输入端；第二反馈电容(C2)和第二反馈电阻(R2)并联后的一端连接于第二运算放大器(A2)的反相输入端，第二反馈电容(C2)和第二反馈电阻(R2)并联后的另一端连接于电压放大电路(3)的负极输入端；第一接地电阻(R3)和第二接地电阻(R4)的一端分别连接于第一运算...

【专利技术属性】
技术研发人员：田骏，
申请(专利权)人：西安陆海地球物理科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61