专利名称：一种井下核磁共振测井仪的功率放大电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率放大电路，尤其涉及一种井下核磁共振测井仪的功率放大电路。
背景技术：
当前核磁共振测井仪的功率放大电路，大都采用数字芯片编程等方式对输入的低压发射脉冲控制信号进行相应的时序变换处理后，再经过一系列的功放电路进行功率放大操作。这种方式实现起来比较繁琐，易受数字编程芯片自身程序影响，且需要单独引入时钟信号来驱动数字芯片，输入的发射控制信号易受驱动时钟信号的干扰
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服目前核磁共振测井仪的功率放大电路需要进行繁琐的功率放大操作以及需要单独引入时钟信号的不足。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种井下核磁共振测井仪的功率放大电路，包括第一整形电路(11)、第一驱动电路(12)、第一开关电路(13)以及保护电路(20)，其中第一整形电路(11)对接入的控制脉冲进行整形和电压钳位，产生第一宽度的脉冲信号输出给第一驱动电路(12);第一驱动电路(12)对第一宽度的脉冲信号进行电压放大处理，增加第一宽度的脉冲信号的电压幅度值，输出给第一开关电路(13);第一开关电路(13)连接高压直流电压源以及输出端(14)，根据第一驱动电路(12)的输出导通或关断高压直流电压源，并于导通高压直流电压源时在输出端(14)上输出发射控制信号；保护电路(20)接入控制脉冲，对接入的控制脉冲进行整形控制和电压放大处理，于第一开关电路(13)在输出端(14)上输出发射控制信号时对发射控制信号进行保护，于第一开关电路
(13)关断高压直流电压源时保证输出端(14)有效接地。优选地，在第一驱动电路(12)与第一开关电路(13)之间设置有隔离变压器(15)。优选地，第一开关电路(13)包含有一个金属氧化物半导体场效应管，第一驱动电路(12)的输出输入到金属氧化物半导体场效应管的G极和S极，通过G极和S极控制D极和S极的导通或者关断操作，控制高压直流电压源的导通或关断。优选地，第一整形电路(11)包括第一死区电路(51)、低通滤波电路(61)以及第一与门(81)，其中第一死区电路(51)的输出端连接第一与门(81)的第一输入端,低通滤波电路(61)的输出端连接第一与门(81)的第二输入端，第一与门(81)的输出端连接第一驱动电路(12);控制脉冲分别接入到第一死区电路(51)的输入端和低通滤波电路￠1)的输入端；第一死区电路(51)对控制脉冲的相位和宽度进行调整，低通滤波电路￠1)对控制脉冲进行低通滤波处理。优选地，保护电路(20)包括第二整形电路(21)、第二驱动电路(22)以及第二开关电路(23)，其中第二整形电路(21)对接入的控制脉冲进行整形和电压钳位，产生第二宽度的脉冲信号输出给第二驱动电路(22);第二驱动电路(22)对第二宽度的脉冲信号进行电压放大处理，增加第二宽度的脉冲信号的电压幅度值，输出给第二开关电路(23);第二开关电路(23)连接输出端(14)，根据第二驱动电路(22)的输出，配合第一开关电路(13)导通或者关断，避免第一开关电路(13)导通高压直流电压源时高压直流电压源直接流通到地，以及第一开关电路(13)关断高压直流电压源时使得输出端(14)有效接地；第二宽度的脉冲信号的宽度大于第一宽度的脉冲信号的宽度。优选地，第二整形电路(21)包括第二死区电路(52)、第一非门(91)、第二非门(92)、第三非门(93)以及第二与门(82)，其中第一非门(91)与第二死区电路(52)的输入端连接，第二死区电路(52)的输出端连接第二与门(82)的第一输入端；第二非门(92)的输出端连接第二与门(82)的第二输入端；第二与门(82)的输出端连接第三非门(93)的输入端，第三非门(93)的输出端连接第二驱动电路(22);第一非门(91)的输入端和第二非门(92)的输入端，均接入控制脉冲；第二死区电路(52)对控制脉冲的相位和宽度进行调整，通过与第一死区电路(51)的配合，防止第一开关电路(13)和第二开关电路(23)同时导通。优选地，第一死区电路(51)和第二死区电路(52)，分别包含有串联的微分电路(71)、二极管钳位电路(72)及反相电路(73)。优选地，微分电路(71)包括电阻电容微分电路。优选地，反相电路(73)包括非门。优选地，第二开关电路(23)包含有一个金属氧化物半导体场效应管，第二驱动电路(22)的输出输入到金属氧化物半导体场效应管的G极和S极，通过G极和S极控制D极和S极的导通或者关断操作，控制高压直流电压源的导通或关断。与现有技术相比，本实用新型简单快捷地实现核磁仪器功率放大模块的相关功能，稳定可靠，实现简便，电路结构清晰易控制。
图1是本申请实施例的井下核磁共振测井仪的功率放大电路的原理示意图。图2是本申请实施例的井下核磁共振测井仪的功率放大电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。如图1所示，本申请的实施例主要包括第一整形电路11、第一驱动电路12、第一开关电路13以及保护电路20。第一整形电路11与第一驱动电路12相连。第一整形电路11对所接入的控制脉冲进行整形和电压钳位，产生第一宽度的脉冲信号输出给第一驱动电路12。第一驱动电路12与第一开关电路13相连。第一驱动电路12对第一宽度的脉冲信号进行电压放大处理，增加第一宽度的脉冲信号的电压幅度值，便于驱动第一开关电路13中的开关进行相应的导通或者关断操作，然后输出给第一开关电路13。第一开关电路13连接高压直流电压源以及输出端14，根据第一驱动电路12输出的脉冲信号导通或关断高压直流电压源，并于导通高压直流电压源时在输出端14上输出发射控制信号(0UT_PUT)。保护电路20接入控制脉冲，与输出端14连接，对接入的控制脉冲进行整形控制和电压放大处理，于第一开关电路13在输出端14上输出发射控制信号时对发射控制信号进行保护，于第一开关电路13关断高压直流电压源时保证输出端14有效接地。如图1所示，本申请的实施例中，在第一驱动电路12与第一开关电路13之间还设置有隔离变压器15，对第一驱动电路12与第一开关电路13进行有效隔离。当第一开关电路13损坏后，大电流不会反向流经第一整形电路11和第一驱动电路12，从而有效保护前端电路。本申请的实施例中，保护电路能够有效保护核磁共振仪器的发射电路免受高压过流损坏。如图2所示，保护电路20包括第二整形电路21、第二驱动电路22以及第二开关电路23。第二整形电路21与第二驱动电路22相连。第二整形电路21对所接入的控制脉冲进行整形和电压钳位，产生第二宽度的脉冲信号输出给第二驱动电路22。本申请的实施例中，第二宽度的脉冲信号的宽度，大于第一宽度的脉冲信号的宽度。第二驱动电路22与第二开关电路23相连。第二驱动电路22对第二宽度的脉冲信号进行电压放大处理，增加第二宽度的脉冲信号的电压幅度值，便于驱动第二开关电路23中的开关进行相应的导通或者关断操作，然后输出给第二开关电路23。第二开关电路23连接输出端14，根据第二驱动电路22的输出，配合第一开关电路13导通或者关断，避免第一开关电路13导通高压直流电压源时高压直流电压源直接流通到地，以及第一开关电路13关断高压直流电压源时使得输出端14有效接地，保证发射控制信号稳定为ον。如图2所示，本申请的实施例中，第一整形电路11包括第一死区电路51、低通滤波电路61以及第一与门81。第一死区电路51的输出端连接第一与门81的第一输入端,低通滤波电路61的输出端连接第一与门81的第二输入端，第一与门81的输出端连接第一驱动电路12。控制脉冲分别接入到第一死区电路51的输入端和低通滤波电路61的输入端。第一死区电路51对控制脉冲的相位和宽度进行调整，低通滤波电路61对控制脉冲进行低通滤波处理。本申请的实施例中低通滤波电路61包括接入控制脉冲并连接第一与门81第二输入端的电阻，以及一端连接第一与门81第二输入端以及另一端接地的电容。如图2所示，本申请的实施例中，第二整形电路21包括第二死区电路52、第一非门91、第二非门92、第三非门93以及第二与门82。第一非门91与第二死区电路52的输入端连接，第二死区电路52的输出端连接第二与门82的第一输入端。第二非门92的输出端连接第二与门82的第二输入端。第二与门82的输出端连接第三非门93的输入端，第三非门93的输出端连接第二驱动电路22。第一非门91的输入端和第二非门92的输入端，均接入控制脉冲。第二死区电路52对控制脉冲的相位和宽度进行调整，通过与第一死区电路51的配合，防止第一开关电路13和第二开关电路23同时导通。本申请的实施例中，第一死区电路51和第二死区电路52，分别包含有串联的微分电路、二极管钳位电路及反相电路。其中，微分电路可以是电阻电容(RC)微分电路。反相电路可以是非门。本申请的实施例中，通过两路死区电路，有效防止两个开关电路同时导通而损坏电路，有效保护了核磁共振仪器发射电路免受高压过流损坏。控制脉冲输入到第一整形电路11后，RC微分电路在控制脉冲的上升沿产生一很短的正脉冲，此正脉冲反相后输入给第一与门81的第一输入端，与第一与门81第二输入端所接入的控制脉冲相与生成窄脉冲。正脉冲的宽度要大于等于第一开关电路13的关断时间。保护电路20中，RC微分电路在控制脉冲的下降沿产生一短时的宽脉冲，通过与窄脉冲相适应的第一驱动电路12和第一开关电路13，以及与宽脉冲相适应的第二驱动电路22和第二开关电路23，有效保护核磁共振仪器的发射电路。本申请的实施例中，第一开关电路13和第二开关电路23中各自包含有一个金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。经第一驱动电路12输出的控制信号输入到第一开关电路13中MOSFET管的G极和S极。通过G极和S极电位的高低来控制D极和S极导通或者关断操作，控制高压直流电压源的导通或关断操作。经第二驱动电路22输出的控制信号输入到第二开关电路23中MOSFET管的G极和S极，对D极和S极进行导通或者关断操作，完成第二开关电路23对第一开关电路13的配合和保护，以及对发射控制信号的功率放大控制。如图1和图2所示，本申请的实施例中，MOSFET管的SG1、SG2、SDl以及SD2这四个引脚都是MOSFET管的S极，这四个引脚相互之间是导通的。传统设计中功率放大电路采用数字芯片编程方式，这种方式实现起来比较繁琐，容易受到数字编程芯片自身程序影响，且需要单独引入时钟信号来驱动数字芯片，输入的发射控制信号易受驱动时钟信号的干扰。本申请的实施例采用逻辑分离器件搭建出的第一整形电路和保护电路中的第二整形电路(这一整体也可称之为时序转换控制电路)，简单快捷地实现核磁仪器功率放大模块的相关功能，稳定可靠，实现简便，电路结构清晰易控制。本申请的实施例可以由一系列的逻辑电路分离模块搭建而成。将输入的脉冲发射控制信号通过一系列的逻辑电路转换后，通过控制金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)，从而导通高压直流电压源产生高压发射脉冲控制信号。本申请的实施例可以通过上述过程对输入的脉冲控制信号进行功率放大操作。虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1.一种井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于，包括第一整形电路(11)、 第一驱动电路(12)、第一开关电路(13)以及保护电路(20)，其中第一整形电路(11)对接入的控制脉冲进行整形和电压钳位，产生第一宽度的脉冲信号输出给第一驱动电路(12);第一驱动电路(12)对第一宽度的脉冲信号进行电压放大处理，增加第一宽度的脉冲信号的电压幅度值，输出给第一开关电路(13);第一开关电路 (13)连接高压直流电压源以及输出端(14)，根据第一驱动电路(12)的输出导通或关断高压直流电压源，并于导通高压直流电压源时在输出端(14)上输出发射控制信号；保护电路(20)接入控制脉冲，对接入的控制脉冲进行整形控制和电压放大处理，于第一开关电路(13)在输出端(14)上输出发射控制信号时对发射控制信号进行保护，于第一开关电路 (13)关断高压直流电压源时保证输出端(14)有效接地。
2.根据权利要求1所述的井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于在第一驱动电路(12)与第一开关电路(13)之间设置有隔离变压器(15)。
3.根据权利要求1所述的井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于第一开关电路(13)包含有一个金属氧化物半导体场效应管，第一驱动电路(12)的输出输入到金属氧化物半导体场效应管的G极和S极，通过G极和S极控制D极和S极的导通或者关断操作，控制高压直流电压源的导通或关断。
4.根据权利要求1所述的井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于，第一整形电路(11)包括第一死区电路(51)、低通滤波电路(61)以及第一与门(81)，其中第一死区电路(51)的输出端连接第一与门(81)的第一输入端,低通滤波电路(61)的输出端连接第一与门(81)的第二输入端，第一与门(81)的输出端连接第一驱动电路(12)； 控制脉冲分别接入到第一死区电路(51)的输入端和低通滤波电路￠1)的输入端；第一死区电路(51)对控制脉冲的相位和宽度进行调整，低通滤波电路￠1)对控制脉冲进行低通滤波处理。
5.根据权利要求4所述的井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于，保护电路(20)包括第二整形电路(21)、第二驱动电路(22)以及第二开关电路(23)，其中第二整形电路(21)对接入的控制脉冲进行整形和电压钳位，产生第二宽度的脉冲信号输出给第二驱动电路(22);第二驱动电路(22)对第二宽度的脉冲信号进行电压放大处理，增加第二宽度的脉冲信号的电压幅度值，输出给第二开关电路(23);第二开关电路 (23)连接输出端(14)，根据第二驱动电路(22)的输出，配合第一开关电路(13)导通或者关断，避免第一开关电路(13)导通高压直流电压源时高压直流电压源直接流通到地，以及第一开关电路(13)关断高压直流电压源时使得输出端(14)有效接地；第二宽度的脉冲信号的宽度大于第一宽度的脉冲信号的宽度。
6.根据权利要求5所述的井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于，第二整形电路(21)包括第二死区电路(52)、第一非门(91)、第二非门(92)、第三非门(93)以及第二与门(82)，其中第一非门(91)与第二死区电路(52)的输入端连接，第二死区电路(52)的输出端连接第二与门(82)的第一输入端；第二非门(92)的输出端连接第二与门(82)的第二输入端； 第二与门(82)的输出端连接第三非门(93)的输入端，第三非门(93)的输出端连接第二驱动电路(22);第一非门(91)的输入端和第二非门(92)的输入端，均接入控制脉冲；第二死区电路(52)对控制脉冲的相位和宽度进行调整，通过与第一死区电路(51)的配合，防止第一开关电路(13)和第二开关电路(23)同时导通。
7.根据权利要求6所述的井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于第一死区电路(51)和第二死区电路(52)，分别包含有串联的微分电路(71)、二极管钳 位电路(72)及反相电路(73)。
8.根据权利要求7所述的井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于微分电路(71)包括电阻电容微分电路。
9.根据权利要求7所述的井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于反相电路(73)包括非门。
10.根据权利要求5所述的井下核磁共振测井仪的功率放大电路，其特征在于 第二开关电路(23)包含有一个金属氧化物半导体场效应管，第二驱动电路(22)的输出输入到金属氧化物半导体场效应管的G极和S极，通过G极和S极控制D极和S极的导通或者关断操作，控制高压直流电压源的导通或关断。
专利摘要本实用新型公开了一种井下核磁共振测井仪的功率放大电路，克服目前核磁共振测井仪的功率放大电路需要进行繁琐的功率放大操作等不足，该功率放大电路中第一整形电路对接入的控制脉冲进行整形和电压钳位，产生第一宽度的脉冲信号；第一驱动电路对第一宽度的脉冲信号进行电压放大输出给第一开关电路；第一开关电路根据第一驱动电路的输出导通或关断高压直流电压源，于导通高压直流电压源时在输出端上输出发射控制信号；保护电路于第一开关电路在输出端上输出发射控制信号时对发射控制信号进行保护，于第一开关电路关断高压直流电压源时保证输出端有效接地。本实用新型简单快捷地实现核磁仪器功率放大模块的相关功能。
文档编号H03F3/20GK202856693SQ20122050420
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者张嘉伟, 宋公仆 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司