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。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131219/202681_2_0.jpg)
图2 带通特性曲线
其传递函数 G(S)为:
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131219/202681_2_1.jpg)
在上式中,HOPB是ω=ω0时的输出带宽值,且ω0 =2πf。
fL和fH分别为:
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131219/202681_2_2.jpg)
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。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131219/202681_2_4.jpg)
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。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131219/202681_2_5.jpg)
图4 陷波器电路
A/D采样设计
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