双侧向测井仪中信号调制放大器设计

　　斩波式调制放大器是整个信号调制放大器的主体部分，它由第一级前置差动放大器和第二级斩波式调制器组成。

　　前置差动放大器设计

　　第一级前置差动放大器的主要作用是用浅侧向电压测量道附加相敏检波器输出的 控制浅屏流的幅度变化，进而使浅侧向测量电压和测量电流 的变化范围都比较适中，以扩大浅侧向测量地层电阻率的动态范围。

　　第一级前置差动放大器由运算放大器U1构成。U1的同相端输入信号为U2D，反相端输入为U1，U1是+15V直流电源经R1和电位器R2所组成的分压器分压后得到的，其大小可在0~ 10V内调节。U1的增益为

　　将所设计的各元件值代入上式可得KP=-1，故U1的输出为

　　斩波式调制器设计过程及仿真分析结果

　　图3为斩波式调制放大器原理电路图，它由差动式放大器和斩波式调制器构成。其中U2D为浅侧向电压测量道附加相敏检波器输出的缓变信号，Q和-Q分别为555方波发生器产生的方波和经过4049反相器反相后的方波，它们作为AD7510DI的控制信号。

　　其中AD7510DI具有以下功能：当5、6端为高电平，3、4端为低电平时，它的10、12端跟9、11、13、15端接通，而14、16端悬空;当5、6端为低电平，3、4端为高电平时，它的14、16端跟9、11、13、15端接通，而10、12端悬空。

　　缓变信号U2D经差动放大器U1放大后，Ua加到调制放大器的输入端。当Q驱动的开关接通，-Q驱动的开关断开时，a点接地，输入信号Ua由U2反相端输入，其放大倍数为1，输出为-Ua。当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。