[发明专利]一种高内阻参量阵差频通道前置电路

说明书

本发明公开了一种高内阻参量阵差频通道前置电路，属于电路领域。针对参量阵差频接收阵高内阻的特性，本发明通过采用低噪声对管和仪用放大器组合放大的电路拓扑替代传统的仪用放大器电路拓扑，利用低噪声对管极低的电压和电流噪声特性构成一个差分放大电路，该电路拓扑不仅实现了高内阻接收参量阵的回波信号无损接收，还最大程度降低了由高内阻参量阵和放大器件电流噪声引起的电路噪声，大幅改进了前置电路的信噪比。此外，对管差分电路和仪用放大器组合放大的模式还保证了电路的高共模抑制比，使得前置接收电路不易受到共模干扰。该电路拓扑可应用在基于参量阵设计的高内阻差频通道前置电路中，也可广泛应用在其他高内阻传感器的信号采集电路中。

技术领域

本发明涉及浅地层剖面仪参量阵信号接收领域，具体涉及一个适用于高内阻参量阵换能器的差频通道前置电路拓扑。

背景技术

声学参量阵是一种基于声学非线性效应，在远场形成差频声波的装置。由于参量阵具备高指向性和强穿透能力的特点，因此被广泛应用在浅地层剖面测量，掩埋物体探测与识别以及水下通信等领域。参量阵的信号形式是低频包络与高频调幅信号的合成信号，为了减小基阵体积，参量阵的发射基阵和接收基阵的换能器都是按照高频(原频)设计的，因此对于低频(差频通道)接收电路来说，接收阵的差频阻抗相对于原频阻抗会高很多，这是参量阵的基本特点之一。本成果是针对浅地层剖面仪设备中参量阵提出的一种差频通道前置电路拓扑。接收参量阵换能器的谐振频点在几十千赫兹左右，换能器静态电容仅有几百皮法；而其用于穿透地层的差频信号则为几千赫兹。因此，对于差频通道接收电路来说，接收参量阵的内阻接近1MΩ。在这种高内阻情况下，前置接收电路不仅需要有很高的输入阻抗，放大器件的电流噪声也直接决定了前置电路的噪声性能。因此需要设计一款与参量阵高内阻特性匹配的高输入阻抗、低噪声前置电路。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中传统集成器件很难满足参量阵差频通道在宽带范围内的低噪声要求的缺陷，并提供一种高内阻参量阵差频通道前置电路。

本发明的技术方案如下：

一种高内阻参量阵差频通道前置电路，用于参量阵接收换能器的前置电路拓扑，其包括仪用放大电路和设置于仪用放大电路之前的差分放大电路；

所述差分放大电路包括第一输入电阻R1、第二输入电阻R2、第一输入电容C1、第二输入电容C2、第一JFET对管J1、第二JFET对管J2、第一源极电阻Rs1、第二源极电阻Rs2、第一漏极电阻Rd1、第二漏极电阻Rd2、恒流源i；

第一输入电阻R1、第二输入电阻R2、第一输入电容C1和第二输入电容C2构成差分放大电路的对称输入端；第一输入电容C1的一端和第二输入电容C2的一端分别连接所述参量阵接收换能器的两端，第一输入电容C1的另一端同时连接第一JFET对管J1的G极和第一输入电阻R1的一端，第一输入电阻R1的另一端接地，第二输入电容C2的另一端同时连接第二JFET对管J2的G极和第二输入电阻R2的一端，第二输入电阻R2的另一端接地；第一JFET对管J1的D极、第二JFET对管J2的D极分别连接第一漏极电阻Rd1的一端、第二漏极电阻Rd2的一端，第一漏极电阻Rd1的另一端和第二漏极电阻Rd2的另一端与正电源相连，第一JFET对管J1的S极、第二JFET对管J2的S极分别连接第一源极电阻Rs1的一端、第二源极电阻Rs2的一端，第一源极电阻Rs1的另一端、第二源极电阻Rs2的另一端短接在一起后与恒流源i的一端相连，恒流源i的另一端与负电源相连；

所述第一JFET对管J1的D极和第二JFET对管J2的D极作为差分放大电路的差分输出端，连接所述仪用放大电路。

作为优选，所述仪用放大电路包括运算放大器INA、增益调节电阻Rg、第三输入电阻R3、第三输入电容C3、第四输入电阻R4和第四输入电容C4；