4.2 Разработка фильтра нижних частот

После прохождения через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) сигнал приобретает ступенчатую форму. Для восстановления непрерывного аналогового сигнала необходимо применить сглаживающий фильтр, который устранит ступенчатость и обеспечит более плавное изменение амплитуды. Для этого целесообразно использовать Г-образный RC-фильтр первого порядка, обладающий простой реализацией и достаточной эффективностью.

Выберем несущую частоту 1 МГц, а максимальное падение напряжения на резисторе не должно превышать 0,5 В. На основе этих данных получаем сопротивление резистора 220 Ом.

Ёмкость конденсатора фильтра рассчитывается по следующей формуле:

Значение из ряда номиналов: 580 пФ.

Рисунок 4.4 – Сглаживающий RC-фильтр

Таким образом, принципиальная схема RC-фильтра имеет вид, представленный на рисунке 4.4.

4.3 Разработка усилителя.

При прохождении через каротажный кабель сигнал подвергается естественному затуханию, что требует его предварительного усиления. Для достижения этой цели будет использоваться усилитель мощности.

В качестве усилителя приёмника будет использоваться операционный усилитель LT1028, подключенный по неинвертирующей схеме, показанной на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 – Схема неинвертирующего усилителя

Для, дальнейшего расчёта уровня шума необходимо определить максимальный коэффициент усиления на рабочей частоте.

Рисунок 4.6 – График АЧХ усилителя.

Из графика АЧХ видно, что на частоте 1 МГц максимальный возможный коэффициент усиления равен 36дБ = 63 раза.

Зададим коэффициент усиления 50, а резистор R1 возьмем 1кОм, тогда R2 будет равен:

Из ряда номиналов выберем

Таким образом, принципиальная схема скважинной части системы передачи будет выглядеть, как показано на рисунке 4.7.

Рисунок 4.8 – Принципиальная схема скважинной части

4.4 Разработка полосового фильтра.

При прохождении через каротажный кабель, сигнал подвергается искажению и ослаблению вследствие воздействия внешних помех. Для корректного получения данных необходимо осуществить фильтрацию и усиление сигнала. Для этого применяется двухконтурный полосовой фильтр, который удаляет нежелательные частотные компоненты, оставляя только информативную составляющую сигнала. Для усиления сигнала используется инструментальный усилитель AD8221 [10], обладающий высокой точностью. К выводам RG подключается резистор с номиналом 470 Ом, который служит для задания коэффициента усиления.

Выбор двухконтурного полосового фильтра обусловлен его способностью обеспечивать высокую избирательность и подавление побочных частот. Схема фильтра представлена на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 – Принципиальная схема полосового фильтра

Исходя из задания, рассчитаем параметры элементов фильтра:

Рассчитаем добротность контура:

Ёмкость конденсаторов:

Индуктивности:

Выберем номиналы из ряда:

Таким образом, полная принципиальная схема системы передачи показана на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10 – Принципиальная схема системы связи

В качестве платы ввода/вывода будет использоваться ADLink PCI-9812 [11], которая обеспечивает взаимодействие компьютера с внешними устройствами. Данная плата подключается к компьютеру через порт PCI компьютера и обладает полной совместимостью с программной средой LabView, что позволяет реализовать демодуляцию и обработку сигнала с помощью программного обеспечения компьютера. Данная плата имеет следующие характеристики:

Частота дискретизации: 20 МГц

Входные каналы: четыре односторонних

Этого достаточно для нашей цели.