專利名稱：使高動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)字化的采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在可能進(jìn)行的放大后使高動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字采集裝置。
高動(dòng)態(tài)模似信號(hào)的采集用途很廣，尤其用在地震勘測(cè)中。
地震勘測(cè)的方法通常包括傳送由一個(gè)地震源產(chǎn)生的波，接收由不同層次土壤反射面反射的這些波，并形成對(duì)各層土壤代表情況記錄。波的接收由接收裝置提供，該接收裝置包括沿要供研究的地震構(gòu)造分布的大量探測(cè)器。對(duì)于地震離岸勘測(cè)，探測(cè)器沿著很長(zhǎng)的稱作地震浮筒的密封的柔性外套分布并放在其中。
這些探測(cè)器的組件通?？煞纸獬稍S多部件，由相同部件組成的探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)經(jīng)常由一個(gè)將這些信號(hào)數(shù)字化并把其記錄下來(lái)的電子數(shù)字采集裝置來(lái)收集。由不同的采集裝置記錄下來(lái)的信號(hào)用有線傳送或無(wú)線傳送的方法通過(guò)多路傳輸系統(tǒng)按次序傳送給一個(gè)中心控制和記錄室。這樣一種傳送系統(tǒng)例如在法國(guó)專利2417088中進(jìn)行了描述。
為了獲得很大的分辨率，已對(duì)地震接收裝置進(jìn)行改進(jìn)。這種改進(jìn)包括地震探測(cè)器的數(shù)目增加，從而也就增加了用于收集所有的信號(hào)的采集裝置的數(shù)量和復(fù)雜性。因此希望有一種采集裝置，它的各種電子組件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，以在同時(shí)對(duì)性能、可靠性及相對(duì)較低的電耗之間得到折中。
主要用于地震傳輸-接收系統(tǒng)中的采集裝置包括例如一個(gè)模擬多路轉(zhuǎn)換器，它的不同輸入端或直接或通過(guò)固定的增益前置放大器和濾波器聯(lián)到不同的信號(hào)探測(cè)器。多路轉(zhuǎn)換器的輸出端連到由多級(jí)互相串聯(lián)或異聯(lián)形成的放大器。每一級(jí)可以和一個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)。一個(gè)選擇器選擇放大器和/或它們的增益數(shù)，以便在供給A-D轉(zhuǎn)換器前給每個(gè)放大信號(hào)一個(gè)合適的振幅。然后通過(guò)將它的振幅和一個(gè)供給的固定參考信號(hào)比較把每個(gè)信號(hào)瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字。
不同的放大器例如在法國(guó)專利2234709或美國(guó)專利4069479，4031504，3754240等中已進(jìn)行了描述。應(yīng)用于增益或最佳衰減的信號(hào)經(jīng)常要提供開(kāi)關(guān)以便改變它經(jīng)過(guò)的級(jí)數(shù)和/或供給它們每個(gè)的增益或衰減。這時(shí)由于“偏移”(offset)電壓，級(jí)的非線性、飽和危險(xiǎn)產(chǎn)生了調(diào)制的麻煩，當(dāng)由于價(jià)格和電耗的原因使用有限性能的放大級(jí)時(shí)，這些麻煩全都變得更嚴(yán)重。
本發(fā)明的采集裝置以相對(duì)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)使模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)采樣值，所供給的信號(hào)在采集的整個(gè)期間實(shí)際上是不變的。
它包括一個(gè)采樣裝置和一個(gè)用于把由采樣裝置依次發(fā)送的信號(hào)相對(duì)于參考電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A-D轉(zhuǎn)換器，還包括產(chǎn)生取決于將被數(shù)字化的信號(hào)的幅值向上述轉(zhuǎn)換器提供的參考電壓的第一選擇器。
其特征在于選擇由包括一個(gè)產(chǎn)生一定振幅的直流穩(wěn)壓的發(fā)生器，一個(gè)產(chǎn)生許多固定的次級(jí)電壓的電壓分配器，第二選擇器包括用于和從穩(wěn)定電壓中得到的上述次級(jí)電壓比較依次每個(gè)采樣值的振幅的幾個(gè)電壓比較器，一個(gè)選擇次級(jí)電壓中的一個(gè)的開(kāi)關(guān)，一個(gè)邏輯組件，該組件產(chǎn)生一控制開(kāi)關(guān)部件的信號(hào)，以便從次級(jí)電壓中選擇適合于使要進(jìn)行數(shù)字化的逐次信號(hào)采樣中的每一個(gè)采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的一個(gè)次級(jí)電壓，該組件還產(chǎn)生一指示所選擇的上述次級(jí)電壓用的信號(hào)。
對(duì)于這樣一種結(jié)構(gòu)，被數(shù)字化的信號(hào)，如必需的話，則事先在一定的增益的放大器中放大，直接送到采樣和A-D轉(zhuǎn)換器中。
本發(fā)明的裝置的其它特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)對(duì)下面并非限定性例子給出的一個(gè)實(shí)施例參考附圖所進(jìn)行的描述將會(huì)更清楚，其中

圖1是該裝置的一個(gè)框圖。
由圖1可知，將被數(shù)字化的信號(hào)當(dāng)它的值不夠大時(shí)先輸?shù)揭粋€(gè)一定增益的放大器1。放大后的信號(hào)輸?shù)讲蓸颖３制?的輸入端。后者的輸出連到一個(gè)A-D轉(zhuǎn)換器3的輸入端，該裝置還包括一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)可變參考電壓的組件4。這組件4包括一個(gè)送出高穩(wěn)定直流電壓Va的穩(wěn)壓源5。包括互相串聯(lián)的例如5個(gè)電阻R1到R5的分壓網(wǎng)絡(luò)將電壓源5的輸出接地。網(wǎng)絡(luò)的5個(gè)不同電阻R1到R5的值的選擇使得在電阻R1和R2，R2和R3，R3和R4、R4和R5的相連點(diǎn)處所測(cè)得電壓值例如可分別等于Vs/2，Vs/4，Vs/8和Vs/16。電源5的輸出端和不同的連接點(diǎn)分別連到5個(gè)緩沖放大器A1，A2……A5的輸入端。這些緩沖放大器的輸出連到多路轉(zhuǎn)換器6的5個(gè)輸入端A1，A2…A5。后者的輸出連到用于接受參考電壓的A-D轉(zhuǎn)換器3的輸入端e ref因其作用而實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
緩沖放大器A1到A5的輸出也分別連到5個(gè)電壓比較器C1、C2…C5的第一輸入端。它們每個(gè)第二輸入端連到采樣保持器2的輸出端。
第二比較器C1到C5的輸出連到邏輯組件7，該組件從多路轉(zhuǎn)換器6的輸入X1到X5中選擇電壓VR供給轉(zhuǎn)送到比較器3的輸入端e ref，并提供一個(gè)信號(hào)用來(lái)顯示從A-D轉(zhuǎn)換器3輸出的每個(gè)數(shù)字值N(Ne)有關(guān)的增益值G。
選擇工作可以概括成下表，其中第一欄P對(duì)應(yīng)于電壓Ve的不同變化范圍，即表示成電壓Vs，Vs/2，Vs/4，Vs/8和Vs/16;第二欄X對(duì)應(yīng)于實(shí)際上連到A-D轉(zhuǎn)換器3的輸入端e ref的多路轉(zhuǎn)換器6的輸入端X1到X5的參數(shù)，表示電壓Ve在這范圍內(nèi)，第三欄對(duì)應(yīng)于與每個(gè)數(shù)字值N(Ne)有關(guān)三位邏輯字G，表示多路轉(zhuǎn)換器6的開(kāi)關(guān)作用。
因此每個(gè)數(shù)字化信號(hào)采樣值由兩個(gè)邏輯指令來(lái)表示，對(duì)應(yīng)于數(shù)值部分的N(Ne)和與對(duì)應(yīng)于有關(guān)冪的另一個(gè)值G。由此，A-D轉(zhuǎn)換器3和選擇參考電壓的不同電路使得非常寬的動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)值化成為可能。
在不超出本發(fā)明范圍的情況下，變化范圍可以在供給A-D轉(zhuǎn)換器的參考電壓的變化可達(dá)到的限度內(nèi)進(jìn)行變化，另外也可選擇電壓分配網(wǎng)絡(luò)R1到R5中的電壓為任何比例系數(shù)而不是2的連續(xù)指數(shù)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)對(duì)高動(dòng)態(tài)信號(hào)采樣和使之?dāng)?shù)字化的采集裝置包括采集信號(hào)的裝置；一個(gè)用來(lái)把采樣器連續(xù)發(fā)送的采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字并將上述采樣信號(hào)的幅度與參考電壓進(jìn)行比較的A-D轉(zhuǎn)換器；以及用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)取決于將被數(shù)字化的信號(hào)幅度的參考電壓供轉(zhuǎn)換器使用的第一選擇器；其特征在于所述第一選擇器包括一個(gè)產(chǎn)生固定幅值的穩(wěn)定直流電壓的發(fā)生器；一個(gè)產(chǎn)生多個(gè)固定次級(jí)電壓的電壓分配器；以及一個(gè)第二選擇器，該選擇器包括將逐次采樣的每個(gè)采樣信號(hào)的幅值和上述從穩(wěn)壓源導(dǎo)出的次級(jí)電壓進(jìn)行比較的幾個(gè)電壓比較器，一個(gè)從次級(jí)電壓中選擇其中一個(gè)的開(kāi)關(guān)部件和一種邏輯組件，該組件產(chǎn)生一控制開(kāi)關(guān)部件的信號(hào)，以便從次級(jí)電壓中選擇適合于使要進(jìn)行數(shù)字化的逐次信號(hào)采樣中的每一個(gè)采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的一個(gè)次級(jí)電壓，該組件還產(chǎn)生一指示所選擇的上述次級(jí)電壓用的信號(hào)。
2.按權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于分配穩(wěn)定電壓的分配器包括一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)，其電阻值選為使得次級(jí)電壓彼此間成給定的比例系數(shù)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的采集裝置，其特征在于上述邏輯組件適用于產(chǎn)生一個(gè)邏輯字，與來(lái)自A-D轉(zhuǎn)換器的邏輯字一起代表從采樣裝置得到的信號(hào)采樣的數(shù)字化值。
4.按權(quán)利要求1所述的裝置，其中上述開(kāi)關(guān)部件是一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
采集裝置用來(lái)將高動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)字化，其中，信號(hào)在一個(gè)固定增益放大器中進(jìn)行放大后，供給一個(gè)S和H單元，然后供給一個(gè)同時(shí)將可調(diào)參考電壓供給之的A-D轉(zhuǎn)換器。這電壓是在多路轉(zhuǎn)換器的輸出端得到，而在轉(zhuǎn)換器的輸入端，具有從校正電壓的分配器中導(dǎo)出的電壓。這電壓的選擇是由一個(gè)由比較器將采樣電壓和導(dǎo)出電壓進(jìn)行比較的邏輯組件作用完成的，數(shù)字化信號(hào)由一個(gè)來(lái)自轉(zhuǎn)換器的邏輯字和一個(gè)來(lái)自邏輯組件的增益G的邏輯字來(lái)表示。
文檔編號(hào)H03M1/00GK1039689SQ8910028
公開(kāi)日1990年2月14日 申請(qǐng)日期1989年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月21日
發(fā)明者克洛德·博塞爾 申請(qǐng)人:法國(guó)石油研究所