雙側向測井儀中信號調制放大器設計

　　斬波式調制放大器是整個信號調制放大器的主體部分，它由第一級前置差動放大器和第二級斬波式調制器組成。

　　前置差動放大器設計

　　第一級前置差動放大器的主要作用是用淺側向電壓測量道附加相敏檢波器輸出的 控制淺屏流的幅度變化，進而使淺側向測量電壓和測量電流 的變化范圍都比較適中，以擴大淺側向測量地層電阻率的動態(tài)范圍。

　　第一級前置差動放大器由運算放大器U1構成。U1的同相端輸入信號為U2D，反相端輸入為U1，U1是+15V直流電源經R1和電位器R2所組成的分壓器分壓后得到的，其大小可在0~ 10V內調節(jié)。U1的增益為

　　將所設計的各元件值代入上式可得KP=-1，故U1的輸出為

　　斬波式調制器設計過程及仿真分析結果

　　圖3為斬波式調制放大器原理電路圖，它由差動式放大器和斬波式調制器構成。其中U2D為淺側向電壓測量道附加相敏檢波器輸出的緩變信號，Q和-Q分別為555方波發(fā)生器產生的方波和經過4049反相器反相后的方波，它們作為AD7510DI的控制信號。

　　其中AD7510DI具有以下功能：當5、6端為高電平，3、4端為低電平時，它的10、12端跟9、11、13、15端接通，而14、16端懸空;當5、6端為低電平，3、4端為高電平時，它的14、16端跟9、11、13、15端接通，而10、12端懸空。

　　緩變信號U2D經差動放大器U1放大后，Ua加到調制放大器的輸入端。當Q驅動的開關接通，-Q驅動的開關斷開時，a點接地，輸入信號Ua由U2反相端輸入，其放大倍數(shù)為1，輸出為-Ua。當Q驅動的開關斷開，而-Q驅動的開關接通時，b點接地，輸入信號Ua的1/3由U2同相端輸入，放大3倍，輸出為Ua。因此，斬波式調制器輸出的方波高低電平分別為Ua、-Ua(差動放大器輸出電壓)，頻率為128Hz(控制信號的頻率)。(圖4)

　　斬波器輸出的信號經帶通濾波后變成正弦波，然后再經功率放大加至屏蔽電極A1、A2，產生淺屏蔽電流。

　　多路負反饋有源帶通濾波器設計及仿真

　　在側向測井中，使用的頻率不高，在需要的地方，如果采用無源濾波器，則用較大的電感和電容。為了減小無源濾波器的耗損，提高濾波性能，必須減小電感的直流電阻，并保證電容器的耗損，提高濾波性能，必須減小電感的直流電阻，并保證電容器的損耗不大。這樣的濾波器，體積大，價格高，不便使用。在低頻頻段，采用RC有源濾波器，完全可以避免使用大電感元件。由于無源元件所損失的能量，可以從有源單元中得到補充，因此，采用小型電阻和電容，配上運算放大器，就可以構成性能良好的有源濾波電路。

　　具有帶通濾波功能的有源網絡較多，像單T、雙T帶通有源濾波器，多路負反饋帶通有源濾波器等等，都可以起帶通濾波作用。前者只有一條反饋路徑，而后者卻有兩條反饋路徑。因此，后者具有某些明顯的優(yōu)點。例如，它使用的元件較少，而特性良好，接近理想的二階帶通濾波器特性。這種濾波器原理如圖5所示。