一种新型高精度矿用双频激电仪的模数转换电路的制作方法

本实用新型涉及模数转换电路技术领域，具体是一种新型高精度矿用双频激电仪的模数转换电路。

背景技术：

众所周知，我国矿产资源虽然丰富，但勘察手段单一，投资效果不显著，造成资源的极大浪费。由中南大学何继善院士提出的双频激电法，是地球物理勘探中用的较多的方法之一，它可以用来勘探矿产、能源、水源、工程和环境等各个领域。该方法的原理是发射机向大地输送双频信号，经大地信道传输，使得该双频激电信号携带大地内部信息。通过电极传感器对大地信道传输后的双频激电信号接收，然后通过接收机对该双频激电信号进行处理。数据采集电路是实现模拟信号转换为数字信号的关键手段。电极传感器接收到的双频激电信号经陷波器、前端放大器、分频器处理后，分别得到高、低频激电信号。因此，同时实现两路信号的高精度、高速采集是至关重要。在现有的双频激电信号采集电路中，主要是采用两种方法：第一种方法，多路AD转换芯片对两路信号的同时采集；第二种方法，单路AD转换芯片对高、低频信号轮流采集。第一种方法虽然可实现两路信号的同时采集，但是多路AD的成本较高；第二种方法所采集到的高、低频信号不是在同一个周期内，这将导致后续算法处理后的结果误差较大，降低数据的准确性，严重影响了双频激电仪的整体性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种新型高精度矿用双频激电仪的模数转换电路，该电路能将纯净的高、低频信号放大在AD输入范围内的有效信号并实现在同一周期内单路AD转换器同时采集到高、低频信号，可以有效的抑制共模信号干扰，使设备采集到高精度的信号。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种新型高精度矿用双频激电仪的模数转换电路，包括程控增益放大电路、单端转差分电路和AD模数转换电路，程控增益放大电路的信号输出端与单端转差分电路的信号输入端连接，单端转差分电路的信号输出端与AD模数转换电路的信号输入端连接。

所述的单端转差分电路，包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；第一运算放大器的正输入端与程控增益放大电路的信号输出端连接，负输入端与自身的信号输出端连接，第一运算放大器的信号输出端还分别与第一电阻的一端、第四电阻的一端连接；第一电阻的另一端分别与第三电阻的一端、第二运算放大器的负输入端连接；第二运算放大器的正输入端与第二电阻的一端连接，第二运算放大器的信号输出端分别与第三电阻的另一端、第五电阻的一端连接；第二电阻的另一端接地；第四电阻的另一端输出ADC_IN+信号；第五电阻的另一端输出ADC_IN-信号；第一运算放大器和第二运算放大器的4号管脚接-12V电压，8号管脚接+12V电压。

所述的AD模数转换电路，是基于AD7634BSTZ芯片的模数转换电路。

所述的AD模数转换电路，包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、ADR425芯片和AD7634BSTZ芯片；AD7634BSTZ芯片的43号管脚分别与第二电容的一端、第四电阻的另一端输出的ADC_IN+信号连接；AD7634BSTZ芯片的39号管脚分别与第一电容的一端、第五电阻的另一端输出的ADC_IN-信号连接；AD7634BSTZ芯片的37号管脚分别与第三电容的一端、ADR425芯片的6号管脚连接；ADR425芯片的8号管脚与第十七电阻的一端连接；第十七电阻的另一端接地； 第七电容的一端分别与ADR425芯片的2号管脚、12V电压连接，另一端分别和ADR425芯片的4号管脚接地；

AD7634BSTZ芯片的38号管脚、第三电容的另一端接地；AD7634BSTZ芯片的18号管脚接D_VDD，17号管脚接地，48号管脚与第六电阻的一端连接，47号管脚与第七电阻的一端连接，48号管脚与第八电阻的一端连接，40 号管脚与第九电阻的一端连接，36号管脚与第十电阻的一端连接，30号管脚与第十一电阻的一端连接；第六电阻的另一端、第七电阻的另一端、第十电阻的另一端接A_VDD；第八电阻的另一端接-12V电压；第九电阻的另一端接+12V电压；第十一电阻的另一端接地；

AD7634BSTZ芯片的2号管脚、44号管脚、第四电容的一端、第五电容的一端接A_VDD；第四电容的另一端、第五电容的另一端与AD7634BSTZ芯片的1号管脚连接；AD7634BSTZ芯片的42号管脚接地；AD7634BSTZ芯片的20号管脚接地；AD7634BSTZ芯片的19号管脚分别与第六电容的一端、第十六电容的一端连接；第六电容的另一端接地；第十六电阻的另一端接A_VDD；AD7634BSTZ芯片的3号管脚与第十五电阻的一端连接，4号管脚与第十四电阻的一端连接，7号管脚与第十三电阻的一端连接，6号管脚与第十二电阻的另一端连接，31号管脚和32号管脚接地；第十二电阻的另一端、第十三电阻的另一端、第十四电阻的另一端、第十五电阻的另一端接地。

有益效果：一种新型高精度矿用双频激电仪的模数转换电路，能够在相对较低成本下实现对AD转换器的差分输入并且能够有效地在同一个周期下对多路信号的高精度、高速数据采集。程控增益放大器将纯净的高、低频信号放大在AD输入范围内的有效信号，通过程序控制该放大器的通道在相同时钟周期内切换，实现单路AD转换器在同一个周期内同时采集高、低频激电信号。在有效的降低硬件设计成本的同时，实现高精度、高速的数据采集。基于OPA2227放大器的单端转差分电路能够实现AD的差分输入、从而有效的抑制共模信号干扰。

附图说明

图1为本实用新型的一种新型高精度矿用双频激电仪的模数转换电路的结构框图；

图2为程控增益放大电路图；

图3为单端转差分电路图；

图4为AD模数转换电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

如图1所示，一种新型高精度矿用双频激电仪的模数转换电路，包括程控增益放大电路1、单端转差分电路2和AD模数转换电路3，程控增益放大电路3的信号输出端与单端转差分电路2的信号输入端连接，单端转差分电路2的信号输出端与AD模数转换电路3的信号输入端连接。

如图2所示，程控增益放大器U1的15号管脚与+5V相连，10号管脚-12V相连，13号管脚与+12V相连；U1的5号管脚和20号管脚都与AGND相连，U1的14号管脚与DGND相连。纯净的低频信号与U1的PGA_IN2相连，纯净的高频信号与U1的PGA_IN3相连，经过U1处理后，从U1的11管脚输出，输出信号为高低频信号ADC_DRY。U1的19号管脚与使能信号PGA_CE相连；U1的18号管脚与边沿触发信号PGA_CP相连。U1的9号、16号和17号管脚控制增益的大小，将增益设置为16，U1的11号管脚输出电压范围在-5V到+5V之间。

如图3所示，所述的单端转差分电路2，包括第一运算放大器N1、第二运算放大器N2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；第一运算放大器N1的正输入端与程控增益放大电路1的信号输出端连接，负输入端与自身的信号输出端连接，第一运算放大器N1的信号输出端还分别与第一电阻R1的一端、第四电阻R4的一端连接；第一电阻R1的另一端分别与第三电阻R3的一端、第二运算放大器N2的负输入端连接；第二运算放大器N2的正输入端与第二电阻R2的一端连接，第二运算放大器N2的信号输出端分别与第三电阻R3的另一端、第五电阻R5的一端连接；第二电阻R2的另一端接地；第四电阻R4的另一端输出ADC_IN+信号；第五电阻R5的另一端输出ADC_IN-信号；第一运算放大器N1和第二运算放大器N2的4号管脚接-12V电压，8号管脚接+12V电压。

所述的AD模数转换电路3，是基于AD7634BSTZ芯片的模数转换电路。

所述的AD模数转换电路3，包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、ADR425芯片U3和AD7634BSTZ芯片U2；AD7634BSTZ芯片U2的43号管脚分别与第二电容C2的一端、第四电阻R4的另一端输出的ADC_IN+信号连接；AD7634BSTZ芯片U2的39号管脚分别与第一电容C1的一端、第五电阻R5的另一端输出的ADC_IN-信号连接；AD7634BSTZ芯片U2的37号管脚分别与第三电容C3的一端、ADR425芯片U3的6号管脚连接；ADR425芯片U3的8号管脚与第十七电阻R17的一端连接；第十七电阻R17的另一端接地； 第七电容C7的一端分别与ADR425芯片U3的2号管脚、12V电压连接，另一端分别和ADR425芯片U3的4号管脚接地；

AD7634BSTZ芯片U2的38号管脚、第三电容C3的另一端接地；AD7634BSTZ芯片U2的18号管脚接D_VDD，17号管脚接地，48号管脚与第六电阻R6的一端连接，47号管脚与第七电阻R7的一端连接，48号管脚与第八电阻R8的一端连接，40 号管脚与第九电阻R9的一端连接，36号管脚与第十电阻R10的一端连接，30号管脚与第十一电阻R11的一端连接；第六电阻R6的另一端、第七电阻R7的另一端、第十电阻R10的另一端接A_VDD；第八电阻R8的另一端接-12V电压；第九电阻R9的另一端接+12V电压；第十一电阻R11的另一端接地；

AD7634BSTZ芯片U2的2号管脚、44号管脚、第四电容C4的一端、第五电容C5的一端接A_VDD；第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端与AD7634BSTZ芯片U2的1号管脚连接；AD7634BSTZ芯片U2的42号管脚接地；AD7634BSTZ芯片U2的20号管脚接地；AD7634BSTZ芯片U2的19号管脚分别与第六电容C6的一端、第十六电容C16的一端连接；第六电容C6的另一端接地；第十六电阻R16的另一端接A_VDD；AD7634BSTZ芯片U2的3号管脚与第十五电阻R15的一端连接，4号管脚与第十四电阻R14的一端连接，7号管脚与第十三电阻R13的一端连接，6号管脚与第十二电阻R12的另一端连接，31号管脚和32号管脚接地；第十二电阻R12的另一端、第十三电阻R13的另一端、第十四电阻R14的另一端、第十五电阻R15的另一端接地。