双侧向测井仪中信号调制放大器设计

Q驱动的开关断开，而-Q驱动的开关接通时，b点接地，输入信号Ua的1/3由U2同相端输入，放大3倍，输出为Ua。因此，斩波式调制器输出的方波高低电平分别为Ua、-Ua(差动放大器输出电压)，频率为128Hz(控制信号的频率)。(图4)

　　斩波器输出的信号经带通滤波后变成正弦波，然后再经功率放大加至屏蔽电极A1、A2，产生浅屏蔽电流。

　　多路负反馈有源带通滤波器设计及仿真

　　在侧向测井中，使用的频率不高，在需要的地方，如果采用无源滤波器，则用较大的电感和电容。为了减小无源滤波器的耗损，提高滤波性能，必须减小电感的直流电阻，并保证电容器的耗损，提高滤波性能，必须减小电感的直流电阻，并保证电容器的损耗不大。这样的滤波器，体积大，价格高，不便使用。在低频频段，采用RC有源滤波器，完全可以避免使用大电感元件。由于无源元件所损失的能量，可以从有源单元中得到补充，因此，采用小型电阻和电容，配上运算放大器，就可以构成性能良好的有源滤波电路。

　　具有带通滤波功能的有源网络较多，像单T、双T带通有源滤波器，多路负反馈带通有源滤波器等等，都可以起带通滤波作用。前者只有一条反馈路径，而后者却有两条反馈路径。因此，后者具有某些明显的优点。例如，它使用的元件较少，而特性良好，接近理想的二阶带通滤波器特性。这种滤波器原理如图5所示。

         此电路的主要参数为：

在设计中，一般根据给定的002fπω=，品质因素α1=Q和通频增益KP，选择电容量为某一标准值C，使C1=C2=C，计算出所用电阻的数值。

在本次设计的信号调制放大电路中，对该滤波器的要求为：中心频率 为128Hz，通频带宽f为12.8Hz，通频增益KP为1。

　　由设计要求可计算出：品质因数Q=10，中心角频率=256 ，选择 =，均为220nf，可得出： R1=56.2k，R2=200，R3=113k。

　　调制信号经该滤波器后输出的波形如图 6可看出，输出的正弦波线性失真很小，该信号经功率放大加至屏蔽电极A1、A2，产生浅屏蔽电流，然后通过变压器加在屏蔽电极A1和A2上，如此连接使A1和A2成了屏流和主电流的回流电极，使主电流和屏流极性完全相同。

　　信号调制放大器电路整体设计和实验结果

　　将以上所设计的各部分电路按照原理框图连接起来，就组成了整体信号调制放大器电路。整体电路图见图7所示。在整体电路中，各部分电路(555多谐振荡器及反相电路、斩波式调制器、多路负反馈有源带通滤波器)输出波形均能设计满足要求，仿真结果和以上设计各部分电路时很相似。该信号调制放大器能很好地实现在浅屏流电路中使主电极和屏流电极同极性的功能，满足了设计要求。

在面包板上连接好整体电路，接好电源，用示波器观察斩波式调制放大器波形如图8所示。经过不断的实验分析改进后，面包板上连接好的整体电路各个部分输出波形都达到或很接近该项目的设计要求。实现了对相敏检波和差动信号输出的直流信号转换为正弦交流信号的目的。