基于∑-△的地震采集系統(tǒng)前置放大器探討

由DAC0808參數(shù)手冊可知：

由運放U3輸出。為產(chǎn)生對應(yīng)的-EX，電路中通過U4對EX進行1：1的反向放大。在AT89C51對EX步進調(diào)整時，-EX同步改變。為便于觀察EX，-EX的變化情況，在U3，U4的輸出端設(shè)置了直流電壓表測試相應(yīng)輸出直流電壓值。
運放U5配合R8，R9，…，R13為非線性放大電路單元，為在虛擬條件下完成電路的仿真測試，在該單元的輸入端設(shè)置了仿真信號源，輸出端設(shè)置了仿真示波器(示波器的A通道接輸出端，B通道接信號源，便于波形比較)。
AT89C51單片機U1的P0．O外接按鍵開關(guān)，用來改變單片機對U2DAC0808的數(shù)據(jù)置入。
這里借助由C5，C6，R17，R20～R23組成的電路，實現(xiàn)仿真地震信號中的大、小信號，引入前置差分放大電路。為了突出處理效果，將電路中的R9提高一倍，改為32 kΩ，這樣小信號的放大倍數(shù)為32倍。

4 Proteus下的電路仿真調(diào)試與特性測試
這里單片機程序只是用來改變EX值，故省略。以1 V，占空比為10％，頻率為10 Hz的正弦波仿真大信號；10 mV峰值，頻率為200 Hz的正弦波仿真小信號。由C5，C6，R17，R20～R23組成的電路仿真地震信號。在EX=O．07 V下測得波形如圖4所示。

由圖4波形知原始大小信號的幅度比約為：O．6／4．8=0．125(O．6為小信號幅度，4．8為大信號幅度)，經(jīng)過非線性放大電路處理后大小信號的幅度比變?yōu)椋?／8．1=0．247，可見小信號的幅度所占比例明顯提高，即小信號增益高于大信號。如圖5所示為仿真軟件Proteus運行情況。

5 結(jié)語
由以上的仿真實驗結(jié)果可以看出，本文原理能夠得到很好的驗證。實驗中發(fā)現(xiàn)EX的預(yù)設(shè)對大小信號的切換電平有直接影響。由于這里EX的設(shè)定可以確定大、小信號增益的切換點，同時電路中大、小信號的增益值由電路確定，使得經(jīng)由∑-△A／D轉(zhuǎn)換器所得數(shù)據(jù)在回放過程進行反處理后，能夠?qū)崿F(xiàn)小信號動態(tài)范圍的擴展。
本文提出的想法實現(xiàn)的是兩段不同信號幅度的非線性增益調(diào)整，是否能夠基于此原理實現(xiàn)三段，甚至多段類似折線化增益非線性調(diào)整方式，使得類似時域特征信號的采集更精確。從而使地震剖面資料的細部特征更加完善，促進石油勘探“走向精確勘探的道路”。本文的研究提供了一種可行的方法，這也是下一步研究的方向。