基于DSP和USB的三维感应测井数据采集系统

用MAX267 设计带通滤波器

在三维感应测井中所设定的有用信号的带宽为20kHz到250kHz，因此选用MAX267设计一种带通增益放大器。MAX267内部含有2个独立的二阶开关电容带通滤波器，它有12个可编程输入端，其中F0~F4为滤波器中心频率设置输入端，分别接低电平或高电平，可以将中心频率设置为时钟频率的1/10，另外Q0~Q6为品质因数设置输入端，分别接低电平或高电平，可以在0.5~64 之间设置滤波器的品质因数。因此，不需要外加任何元件，而仅需外部时钟就可以实现带通滤波功能，使用极为方便。带通特性曲线如图2所示。

图2 带通特性曲线

其传递函数 G(S)为：

在上式中，HOPB是ω=ω0时的输出带宽值，且ω0 =2πf。

fL和fH分别为：

其中

程控增益放大器设计

程控放大器是在DSP的控制下，将初级放大的信号放大到ADC的转化区间内，以提高仪器的动态范围和灵敏度。考虑到器件的低频噪声特性和提高共模抑制比等因素，选择了PGA204、PGA205组合，其共模抑制最高可达120dB。本设计采用了两级程控反向差分的方法，并且两级程控放大采用直接耦合差动连接的方式。原理如图3示。

图3 两级程控放大级联原理图

其中两个级联的第一级程控差分放大器由两片PGA205实现，两片PGA205的输出分别作为PGA204的正负输入端，于是就构成了第二级程控差分放大器。PGA204的可控放大倍数为1，10，100，1000；PGA205的可控放大倍数为1，2，4，8。所以，级联后程控放大部分的可控放大倍数可有16种组合方式。

陷波器设计

50Hz的工频干扰是数据采集系统中不可避免的，它会严重影响到前方和主放的稳定性。所以此处利用高性能器件MC33171构成50Hz陷波器，MC33171具有宽频带和较高的转换速率。图4为基于MC33171的50Hz陷波器电路，在图示的元件数值下，通过改变两个电阻R的值和一个电容C的值，可获得陷波频率，其数值为：f=1/4πRC。取R=16K，C=0.1μF可得陷波频率为50Hz。

图4 陷波器电路

A/D采样设计