基于∑-△的地震采集系统前置放大器探讨

由DAC0808参数手册可知：

由运放U3输出。为产生对应的-EX，电路中通过U4对EX进行1：1的反向放大。在AT89C51对EX步进调整时，-EX同步改变。为便于观察EX，-EX的变化情况，在U3，U4的输出端设置了直流电压表测试相应输出直流电压值。
运放U5配合R8，R9，…，R13为非线性放大电路单元，为在虚拟条件下完成电路的仿真测试，在该单元的输入端设置了仿真信号源，输出端设置了仿真示波器(示波器的A通道接输出端，B通道接信号源，便于波形比较)。
AT89C51单片机U1的P0．O外接按键开关，用来改变单片机对U2DAC0808的数据置入。
这里借助由C5，C6，R17，R20～R23组成的电路，实现仿真地震信号中的大、小信号，引入前置差分放大电路。为了突出处理效果，将电路中的R9提高一倍，改为32 kΩ，这样小信号的放大倍数为32倍。

4 Proteus下的电路仿真调试与特性测试
这里单片机程序只是用来改变EX值，故省略。以1 V，占空比为10％，频率为10 Hz的正弦波仿真大信号；10 mV峰值，频率为200 Hz的正弦波仿真小信号。由C5，C6，R17，R20～R23组成的电路仿真地震信号。在EX=O．07 V下测得波形如图4所示。

由图4波形知原始大小信号的幅度比约为：O．6／4．8=0．125(O．6为小信号幅度，4．8为大信号幅度)，经过非线性放大电路处理后大小信号的幅度比变为：2／8．1=0．247，可见小信号的幅度所占比例明显提高，即小信号增益高于大信号。如图5所示为仿真软件Proteus运行情况。

5 结语
由以上的仿真实验结果可以看出，本文原理能够得到很好的验证。实验中发现EX的预设对大小信号的切换电平有直接影响。由于这里EX的设定可以确定大、小信号增益的切换点，同时电路中大、小信号的增益值由电路确定，使得经由∑-△A／D转换器所得数据在回放过程进行反处理后，能够实现小信号动态范围的扩展。
本文提出的想法实现的是两段不同信号幅度的非线性增益调整，是否能够基于此原理实现三段，甚至多段类似折线化增益非线性调整方式，使得类似时域特征信号的采集更精确。从而使地震剖面资料的细部特征更加完善，促进石油勘探“走向精确勘探的道路”。本文的研究提供了一种可行的方法，这也是下一步研究的方向。