本實用新型涉及信號放大器領(lǐng)域，尤其是一種高抗干擾前置放大器。

背景技術(shù)：

電法勘探是地球物理勘探(簡稱“物探”)的一個基本手段和方法，它以地殼中不同巖石和礦體之間存在的電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究與這些差異相關(guān)的(天然的或人工的)電場的空間分布規(guī)律，達(dá)到查明地下礦產(chǎn)分布、地質(zhì)構(gòu)造或其它工程勘探的目的。

一般地，可以采用直流電阻率儀(或稱“直流電法儀”或“電法儀”)進(jìn)行電法勘探，在測量視電阻率時，采用間接測量方法。儀器通常配備兩組電極，即發(fā)射電極(供電電極)A、B和接收電極(測量電極)M、N。實際工作時，發(fā)射電極接直流高壓電源，向地下供電形成穩(wěn)定的電流場，測定AB回路的發(fā)射電流I_AB和M、N電極之間的電位差ΔU_MN，得到的電阻率綜合反映了電場影響范圍內(nèi)各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地形特征，稱為視電阻率，其表達(dá)式為：

式中，K為測量裝置系數(shù)，由4個電極的相對分布位置決定：

而高密度電阻率法是20世紀(jì)80年代中期，由日本地質(zhì)計測株式會社曾借助電極轉(zhuǎn)換板實現(xiàn)了野外高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集。20世紀(jì)80年代后期，我國地礦部系統(tǒng)首先開展了高密度電阻率法及其應(yīng)用技術(shù)研究，近年來，該方法在國內(nèi)外獲得越來來廣泛的應(yīng)用。

高密度電阻率法的本質(zhì)仍是直流電阻率法。它也是根據(jù)地殼中不同巖石和礦體之間存在的電性差異，研究在人工施加電場的作用下，地下電流場的分布規(guī)律。由于高密度電阻率法在實際應(yīng)用中的供電頻率較低，且一般固定不變，所以一般將其看成直流電阻率法，但是與普通電阻率法相比，高密度電阻率法的優(yōu)勢是普通電阻率法所不能比擬的，高密度電阻率法的測點(diǎn)密度較高，信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通電阻率法，而且高密度電阻率法具有深度測量和剖面測量的功能，它能提供地下結(jié)構(gòu)的二維信息，因此高密度電阻率法是電剖面和電測深法的結(jié)合。

高密度電法儀由主機(jī)、電極轉(zhuǎn)換器、電纜等組成，主機(jī)通過電極轉(zhuǎn)換器控制各電極的高壓供電與測量狀態(tài)。電極轉(zhuǎn)換器是專門用于高密度電阻率測量時進(jìn)行電極排列方式、極距和測點(diǎn)掃描的自動轉(zhuǎn)換裝置，由單片機(jī)控制的電子開關(guān)組成，具有安全可靠，動作準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)換迅速，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)換器和主機(jī)之間通過電纜相互連接，以應(yīng)答的方式進(jìn)行互控，保證二者之間的動作同步，實現(xiàn)通道切換和數(shù)據(jù)采集的自動有序進(jìn)行。

高密度電阻率法相對于常規(guī)電阻率法而言具有以下優(yōu)勢:

(1)一次將電極布設(shè)完成后進(jìn)行各種排列的測量不需要重新布設(shè)。大大減少因為反復(fù)布設(shè)電極而引起的不必要的故障和干擾。節(jié)約了數(shù)據(jù)采集測量所需的時間。

(2)在實際工作中，高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集完全通過主機(jī)控制，這就加快了采集速度，并且避免了由于人工操作帶來的誤差。

(3)高密度電阻率法相較于傳統(tǒng)電阻率法明顯具有采集數(shù)據(jù)豐富、反演解釋詳細(xì)方便、勘探能力更強(qiáng)的優(yōu)勢。

綜上所述，高密度電阻率儀廣泛運(yùn)用于工程、環(huán)境的地質(zhì)勘探，金屬與非金屬礦產(chǎn)資源勘探、能源勘探、城市物探、鐵道及橋梁工程勘探等方面。

隨著礦產(chǎn)資源勘探逐步向深部發(fā)展，需要勘探的深度越來越大，對于高密度電阻率勘探，A、B之間的距離越來越大，有的長達(dá)幾公里，在地面測量到的M、N之間的電壓ΔU_MN越來越小，因此高密度電法儀器不得不提高發(fā)送功率，提高直流供電電池的電壓，增大AB之間的發(fā)送電流，其目的是使得M、N之間的電壓ΔU_MN超過由電極的極化電壓、自然電位、工業(yè)游散電流加起來的電壓ΔU干擾，ΔU干擾是隨時間變化的，為了保證測量精度，要求ΔU_MN≥10ΔU干擾，這樣，不可避免的代價就是設(shè)備的笨重。國外Zong公司的發(fā)送機(jī)GGT--30最大功率達(dá)3OKW，輸出最高電壓10O0V，最大電流45A，鳳凰公司的T--200發(fā)送機(jī)最大功率達(dá)到一6OKW，最高發(fā)送電壓1600V，最大發(fā)送電流16OA。高密度電法儀器工作在野外，特別是礦產(chǎn)資源勘探，有可能在山高林密、河溝縱橫的地域，也有可能人煙稀少的沙漠地區(qū)，笨重的直流高壓供電發(fā)送設(shè)備使得工作效率低下，甚至無法開展工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種高抗干擾前置放大器，抗干擾和信號放大性能良好，由此，進(jìn)行信號接收和發(fā)送時，無需使用笨重的接收機(jī)或發(fā)送機(jī)來保證信號的精確接收和發(fā)送。

本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種高抗干擾前置放大器，包括差分信號輸入端、過壓保護(hù)電路、共模差模干擾抑制電路、平衡式雙T型陷波電路、差分放大電路和差分信號輸出端，所述差分信號輸入端與過壓保護(hù)電路的輸入端連接，所述過壓保護(hù)電路的輸出端與共模差模干擾抑制電路的輸入端連接，所述共模差模干擾抑制電路的輸出端與平衡式雙T型陷波電路的輸入端連接，所述平衡式雙T型陷波電路的輸出端與差分放大電路的輸入端連接，所述差分放大電路的輸出端與差分信號輸出端連接。

進(jìn)一步地，所述差分放大電路包括第一放大電路、第二放大電路和第三放大電路，所述第一放大電路包括與電源連接的第一濾波電路和第一放大器，所述第一濾波電路的輸出端與第一放大器的輸入端連接；所述第二放大電路包括與電源連接的第二濾波電路和第二放大器，所述第二濾波電路的輸出端與第二放大器的輸入端連接；所述第三放大電路包括與電源連接的第三濾波電路和第三放大器，所述第三濾波電路的輸出端與第三放大器的輸入端連接；所述平衡式雙T型陷波電路的輸出端分別與第一放大器的輸入端、第二放大器的輸入端連接，所述第一放大器的輸出端、第二放大器的輸出端分別與第三放大器的輸入端連接，所述第三放大器的輸出端與差分信號輸出端連接。

進(jìn)一步地，所述過壓保護(hù)電路包括第一陶瓷放電管、第一電阻、第一瞬態(tài)抑制二極管、第二瞬態(tài)抑制二極管和第三瞬態(tài)抑制二極管，所述第一陶瓷放電管的兩端與差分信號輸入端連接，所述第一電阻和第一陶瓷放電管并聯(lián)連接，所述第二瞬態(tài)抑制二極管的上端和下端分別與第一電阻的兩端連接，所述第一瞬態(tài)抑制二極管的上端接地，所述第一瞬態(tài)抑制二極管的下端與第二瞬態(tài)抑制二極管的上端連接，所述第三瞬態(tài)抑制二極管的下端接地，所述第三瞬態(tài)抑制二極管的上端第二瞬態(tài)抑制二極管的下端連接。

進(jìn)一步地，所述共模差模干擾抑制電路包括第一電容、第一電感和第二電容，所述第一電容的上端與第二瞬態(tài)抑制二極管的上端連接，所述第一電容的下端與第二瞬態(tài)抑制二極管的下端連接，所述第一電容的上端、下端分別與第一電感的第一輸入端、第二輸入端連接，所述第一電感的第一輸出端、第二輸出端分別與第二電容的上端、下端連接。

進(jìn)一步地，所述平衡式雙T型陷波電路為對稱的雙T型陷波電路，包括第一陷波電路、第二陷波電路和第二電阻，所述第一陷波電路包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第三電容、第四電容、第五電容和第六電容，所述第二陷波電路包括第六電阻、第七電阻、第八電阻、第七電容、第八電容、第九電容和第十電容；

所述第二電容的上端與第三電阻的左端連接，所述第三電阻的左端與第三電容的左端連接，所述第三電阻的右端與第四電阻的左端連接，所述第四電阻的右端與第四電容的右端連接，所述第四電容的左端與第三電容的右端連接，所述第五電阻的上端與第三電容的右端連接，所述第五電阻的下端與第五電容的下端連接，所述第五電容的上端與第三電阻的右端連接，所述第六電容與第五電容并聯(lián)連接；所述第二陷波電路的結(jié)構(gòu)與第一陷波電路的結(jié)構(gòu)相同，所述第五電容的下端與第九電容的上端連接，所述第五電容的下端與第二電阻的左端連接，所述第二電阻的右端接地；

所述第四電阻的右端作為平衡式雙T型陷波電路的第一輸出端與差分放大電路的輸入端連接，所述第八電阻的右端作為平衡式雙T型陷波電路的第二輸出端與差分放大電路的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述放大器包括低噪聲放大器。

進(jìn)一步地，所述濾波電路包括電源正極濾波電路和電源負(fù)極濾波電路，

所述電源正極濾波電路包括第一濾波電容和第一濾波電解電容，所述第一濾波電容的上端和第一濾波電解電容的負(fù)極連接，所述第一濾波電容的上端接地，所述第一濾波電容的下端和第一濾波電解電容的正極連接；

所述電源負(fù)極濾波電路包括第二濾波電容和第二濾波電解電容，所述第二濾波電容的上端和第二濾波電解電容的正極連接，所述第二濾波電容的上端接地，所述第二濾波電容的下端和第二濾波電解電容的負(fù)極連接；

所述第一濾波電解電容的正極與電源正極連接，所述第一濾波電解電容的正極與放大器的電源正極輸入端連接；所述第二濾波電解電容的負(fù)極與電源負(fù)極連接，所述第二濾波電解電容的負(fù)極與放大器的電源負(fù)極輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述差分放大電路還包括差模干擾抑制電路，所述差模干擾抑制電路包括第九電阻、第十電阻和第十一電容，所述平衡式雙T型陷波電路的第一輸出端與第九電阻的左端連接，所述平衡式雙T型陷波電路的第二輸出端與第十電阻的左端連接，所述第九電阻的右端與第十一電容的上端連接，所述第十一電容的下端與第十電阻的右端連接，所述第十一電容的上端、下端分別與第一放大器的輸入端、第二放大器的輸入端連接。

本實用新型的有益效果是：本實用新型一種高抗干擾前置放大器利用過壓保護(hù)電路進(jìn)行電路過壓保護(hù)；并通過共模差模干擾抑制電路和平衡式雙T型陷波電路進(jìn)行干擾信號抑制，減少信號干擾，保障信號的準(zhǔn)確接收和發(fā)送，最后通過差分放大電路對信號進(jìn)行差分放大，確保信號的精確性和穩(wěn)定性；高抗干擾前置放大器的抗干擾和信號放大性能良好，因此，進(jìn)行信號接收和發(fā)送時，無需使用笨重的信號接收機(jī)或信號發(fā)送機(jī)來保證信號的精確接收和發(fā)送。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步說明：

圖1是本實用新型一種高抗干擾前置放大器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實用新型一種高抗干擾前置放大器中過壓保護(hù)電路、共模差模干擾抑制電路和平衡式雙T型陷波電路的一具體實施例電路圖；

圖3是本實用新型一種高抗干擾前置放大器中差分放大電路的一具體實施例電路圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

一種高抗干擾前置放大器，參考圖1，圖1是本實用新型一種高抗干擾前置放大器的結(jié)構(gòu)框圖，包括差分信號輸入端、過壓保護(hù)電路、共模差模干擾抑制電路、平衡式雙T型陷波電路、差分放大電路和差分信號輸出端，差分信號輸入端與過壓保護(hù)電路的輸入端連接，過壓保護(hù)電路的輸出端與共模差模干擾抑制電路的輸入端連接，共模差模干擾抑制電路的輸出端與平衡式雙T型陷波電路的輸入端連接，平衡式雙T型陷波電路的輸出端與差分放大電路的輸入端連接，差分放大電路的輸出端與差分信號輸出端連接。

一種高抗干擾前置放大器利用過壓保護(hù)電路進(jìn)行電路過壓保護(hù)；并通過共模差模干擾抑制電路和平衡式雙T型陷波電路進(jìn)行干擾信號抑制，減少信號干擾，保障信號的準(zhǔn)確接收和發(fā)送，最后通過差分放大電路對信號進(jìn)行差分放大，確保信號的精確性和穩(wěn)定性；高抗干擾前置放大器的抗干擾和信號放大性能良好，因此，進(jìn)行信號接收和發(fā)送時，無需使用笨重的信號接收機(jī)或信號發(fā)送機(jī)來保證信號的精確接收和發(fā)送。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，參考圖2，圖2是本實用新型一種高抗干擾前置放大器中過壓保護(hù)電路、共模差模干擾抑制電路和平衡式雙T型陷波電路的一具體實施例電路圖，過壓保護(hù)電路1包括第一陶瓷放電管G1、第一電阻R1、第一瞬態(tài)抑制二極管B1、第二瞬態(tài)抑制二極管B2和第三瞬態(tài)抑制二極管B3，第一陶瓷放電管G1的兩端與差分信號輸入端P1連接，第一電阻R1和第一陶瓷放電管G1并聯(lián)連接，第二瞬態(tài)抑制二極管B2的上端和下端分別與第一電阻R1的兩端連接，第一瞬態(tài)抑制二極管B1的上端接地，第一瞬態(tài)抑制二極管B1的下端與第二瞬態(tài)抑制二極管B2的上端連接，第三瞬態(tài)抑制二極管B3的下端接地，第三瞬態(tài)抑制二極管B3的上端第二瞬態(tài)抑制二極管B2的下端連接。

本實施例中，第一陶瓷放電管G1采用陶瓷氣體放電管2RL070M-5，其為防雷保護(hù)設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的開關(guān)器件，浪涌電流大，極間電容低，可達(dá)到1pF，絕緣阻值可達(dá)10GΩ，用于防止瞬態(tài)差模信號過大；其次，兩個信號輸入端與地之間各添加一個TVS瞬態(tài)抑制二極管B1和B3，這里，第一瞬態(tài)抑制二極管B1、第二瞬態(tài)抑制二極管B2和第三瞬態(tài)抑制二極管B3采用P6KE15CA型號的TVS瞬態(tài)抑制二極管，用于防止瞬態(tài)共模信號過大；最后，第一電阻R1的阻值設(shè)置比較大，設(shè)計為50M,用來增加信號檢測儀器如高密度電法儀的內(nèi)阻，跟大地電阻相比，這個值要遠(yuǎn)大于大地電阻值，才可以從大地上獲得完整的信號。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，參考圖2，圖2是本實用新型一種高抗干擾前置放大器中過壓保護(hù)電路、共模差模干擾抑制電路和平衡式雙T型陷波電路的一具體實施例電路圖，共模差模干擾抑制電路2包括第一電容C1、第一電感L1和第二電容C2，第一電容C1的上端與第二瞬態(tài)抑制二極管B2的上端連接，第一電容C1的下端與第二瞬態(tài)抑制二極管B2的下端連接，第一電容C1的上端、下端分別與第一電感L1的第一輸入端、第二輸入端連接，第一電感L1的第一輸出端、第二輸出端分別與第二電容C2的上端、下端連接。

本實施例中，共模差模干擾抑制電路2由第一電感L1、第一電容C1和第二電容C2等器件組成。在信號輸入級采用差分輸入方式，可抑制共模干擾信號；在差分放大器電路之前設(shè)置了一個共模電感L1，用于濾除輸入信號中混雜的共模電磁干擾，它對差模信號沒有影響；另外，為了濾除差模信號中的高頻噪聲，在差分放大電路之前還設(shè)置高頻濾波電容C1和C2，它們對高頻差模信號相當(dāng)于短路，因此可以濾除差模信號中的高頻干擾。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，參考圖2，圖2是本實用新型一種高抗干擾前置放大器中過壓保護(hù)電路、共模差模干擾抑制電路和平衡式雙T型陷波電路的一具體實施例電路圖，平衡式雙T型陷波電路3為對稱的雙T型陷波電路，包括第一陷波電路、第二陷波電路和第二電阻R2，第一陷波電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5和第六電容C6，第二陷波電路包括第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9和第十電容10；

第二電容C2的上端與第三電阻R3的左端連接，第三電阻R3的左端與第三電容3的左端連接，第三電阻R3的右端與第四電阻R4的左端連接，第四電阻R4的右端與第四電容C4的右端連接，第四電容C4的左端與第三電容C3的右端連接，第五電阻R5的上端與第三電容C3的右端連接，第五電阻R5的下端與第五電容C5的下端連接，第五電容C5的上端與第三電阻R3的右端連接，第六電容C6與第五電容C5并聯(lián)連接；第二陷波電路的結(jié)構(gòu)與第一陷波電路的結(jié)構(gòu)相同，第五電容C5的下端與第九電容C9的上端連接，第五電容C5的下端與第二電阻R2的左端連接，第二電阻R2的右端接地；

第四電阻R4的右端作為平衡式雙T型陷波電路的第一輸出端OUT1與差分放大電路的輸入端連接，第八電阻R8的右端作為平衡式雙T型陷波電路的第二輸出端OUT2與差分放大電路的輸入端連接。

本實施例中，一般地，輸入信號中50HZ工頻信號是最大的干擾信號源，如果不對其進(jìn)行抑制，那么工頻干擾信號將和有用信號一起被送到差分放大電路進(jìn)行放大，從而有可能使輸入信號超過差分放大電路的輸入電壓范圍，導(dǎo)致差分放大電路不能正常工作，甚至造成損壞；同時，由于測量信號是雙極性的，一般的雙T型50Hz陷波電路是非對稱的，如果將這種非對稱的陷波電路接入差放的輸入端，那么系統(tǒng)的輸入阻抗就會出現(xiàn)不對稱，系統(tǒng)的輸入阻抗不同，從而引起測量誤差。為此，在差分放大電路之前增加了平衡式雙T型陷波電路，包括第一陷波電路、第二陷波電路和第二電阻R2，這種對稱的雙陷波電路既能抑制工頻干擾，還能保證電路的對稱性，使得差分放大電路能夠正常工作；對稱的雙T型陷波電路對每路信號中的工頻干擾的抑制能達(dá)到120dB；還可以防止差分放大電路出現(xiàn)飽和。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，參考圖3，圖3是本實用新型一種高抗干擾前置放大器中差分放大電路的一具體實施例電路圖，差分放大電路包括第一放大電路4、第二放大電路5和第三放大電路6，第一放大電路4包括與電源連接的第一濾波電路和第一放大器U1，第一濾波電路的輸出端與第一放大器U1的輸入端連接；第二放大電路5包括與電源連接的第二濾波電路和第二放大器U2，第二濾波電路的輸出端與第二放大器U2的輸入端連接；第三放大電路6包括與電源連接的第三濾波電路和第三放大器U3，第三濾波電路的輸出端與第三放大器U3的輸入端連接；平衡式雙T型陷波電路3的輸出端分別與第一放大器U1的輸入端、第二放大器U2的輸入端連接，平衡式雙T型陷波電路3的第一輸出端OUT1與第一放大器U1的輸入端連接，平衡式雙T型陷波電路的第二輸出端OUT2與第二放大器U2的輸入端連接，第一放大器U1的輸出端、第二放大器U2的輸出端分別與第三放大器U3的輸入端連接，第三放大器U3的輸出端與差分信號輸出端OUT連接。

本實施例中，放大器采用高輸入阻抗、高共模抑制比、低偏置電流的OP27低噪聲放大器，它具有2GΩ以上的輸入阻抗和差分輸入模式下96dB以上的共模抑制比，既對共模干擾有很強(qiáng)的抑制作用，還易與外部輸入阻抗匹配，能夠很好地濾除信號中的共模干擾。差分放大電路包括第一放大電路4、第二放大電路5和第三放大電路6，第一放大電路4和第二放大電路5先分別對每一路信號進(jìn)行放大，第三放大電路6再對信號進(jìn)行差分放大輸出，對信號進(jìn)行多層放大，提高了差分放大電路的信號放大性能。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，第一濾波電路、第二濾波電路和第三濾波電路的結(jié)構(gòu)相同，用于濾除電源引入的干擾信號，濾波電路包括電源正極濾波電路和電源負(fù)極濾波電路，

參考圖3，圖3是本實用新型一種高抗干擾前置放大器中差分放大電路的一具體實施例電路圖，以第一濾波電路為例，說明濾波電路的結(jié)構(gòu)：電源正極濾波電路包括第一濾波電容C14和第一濾波電解電容C15，第一濾波電容C14的上端和第一濾波電解電容C15的負(fù)極連接，第一濾波電容C14的上端接地，第一濾波電容C14的下端和第一濾波電解電容C15的正極連接；

電源負(fù)極濾波電路包括第二濾波電容C12和第二濾波電解電容C13，第二濾波電容C12的上端和第二濾波電解電容C13的正極連接，第二濾波電容C12的上端接地，第二濾波電容C12的下端和第二濾波電解電容C13的負(fù)極連接；

第一濾波電解電容C15的正極與電源正極+VA連接，第一濾波電解電容C15的正極與放大器U1的電源正極輸入端連接；第二濾波電解電容C13的負(fù)極與電源負(fù)極-VA連接，第二濾波電解電容C13的負(fù)極與放大器U1的電源負(fù)極輸入端連接。

同理，第二濾波電路由電容C16、電容C18、電解電容C17和電解電容C19組成，第三濾波電路由電容C21、電容C23、電解電容C20和電解電容C22組成，第二濾波電路和第三濾波電路的電路結(jié)構(gòu)與第一濾波電路相同。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，差分放大電路還包括差模干擾抑制電路7，用于消除差模干擾，差模干擾抑制電路7包括第九電阻R9、第十電阻R10和第十一電容C11，平衡式雙T型陷波電路3的第一輸出端OUT1與第九電阻R9的左端連接，平衡式雙T型陷波電路3的第二輸出端OUT2與第十電阻R10的左端連接，第九電阻R9的右端與第十一電容C11的上端連接，第十一電容C11的下端與第十電阻R10的右端連接，第十一電容C11的上端、下端分別與第一放大器U1的輸入端、第二放大器U2的輸入端連接。

以上是對本實用新型的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。