专利名称：使高动态信号数字化的采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在可能进行的放大后使高动态信号数字化的数字采集装置。
高动态模似信号的采集用途很广，尤其用在地震勘测中。
地震勘测的方法通常包括传送由一个地震源产生的波，接收由不同层次土壤反射面反射的这些波，并形成对各层土壤代表情况记录。波的接收由接收装置提供，该接收装置包括沿要供研究的地震构造分布的大量探测器。对于地震离岸勘测，探测器沿着很长的称作地震浮筒的密封的柔性外套分布并放在其中。
这些探测器的组件通常可分解成许多部件，由相同部件组成的探测器探测到的信号经常由一个将这些信号数字化并把其记录下来的电子数字采集装置来收集。由不同的采集装置记录下来的信号用有线传送或无线传送的方法通过多路传输系统按次序传送给一个中心控制和记录室。这样一种传送系统例如在法国专利2417088中进行了描述。
为了获得很大的分辨率，已对地震接收装置进行改进。这种改进包括地震探测器的数目增加，从而也就增加了用于收集所有的信号的采集装置的数量和复杂性。因此希望有一种采集装置，它的各种电子组件实现优化，以在同时对性能、可靠性及相对较低的电耗之间得到折中。
主要用于地震传输-接收系统中的采集装置包括例如一个模拟多路转换器，它的不同输入端或直接或通过固定的增益前置放大器和滤波器联到不同的信号探测器。多路转换器的输出端连到由多级互相串联或异联形成的放大器。每一级可以和一个反馈网络相联。一个选择器选择放大器和/或它们的增益数，以便在供给A-D转换器前给每个放大信号一个合适的振幅。然后通过将它的振幅和一个供给的固定参考信号比较把每个信号瞬时值转换成数字。
不同的放大器例如在法国专利2234709或美国专利4069479，4031504，3754240等中已进行了描述。应用于增益或最佳衰减的信号经常要提供开关以便改变它经过的级数和/或供给它们每个的增益或衰减。这时由于“偏移”(offset)电压，级的非线性、饱和危险产生了调制的麻烦，当由于价格和电耗的原因使用有限性能的放大级时，这些麻烦全都变得更严重。
本发明的采集装置以相对简单结构使模拟信号转换成数字化信号采样值，所供给的信号在采集的整个期间实际上是不变的。
它包括一个采样装置和一个用于把由采样装置依次发送的信号相对于参考电压转换为数字信号的A-D转换器，还包括产生取决于将被数字化的信号的幅值向上述转换器提供的参考电压的第一选择器。
其特征在于选择由包括一个产生一定振幅的直流稳压的发生器，一个产生许多固定的次级电压的电压分配器，第二选择器包括用于和从稳定电压中得到的上述次级电压比较依次每个采样值的振幅的几个电压比较器，一个选择次级电压中的一个的开关，一个逻辑组件，该组件产生一控制开关部件的信号，以便从次级电压中选择适合于使要进行数字化的逐次信号采样中的每一个采样信号进行数字化的一个次级电压，该组件还产生一指示所选择的上述次级电压用的信号。
对于这样一种结构，被数字化的信号，如必需的话，则事先在一定的增益的放大器中放大，直接送到采样和A-D转换器中。
本发明的装置的其它特征和优点通过对下面并非限定性例子给出的一个实施例参考附图所进行的描述将会更清楚，其中
图1是该装置的一个框图。
由图1可知，将被数字化的信号当它的值不够大时先输到一个一定增益的放大器1。放大后的信号输到采样保持器2的输入端。后者的输出连到一个A-D转换器3的输入端，该装置还包括一个产生一个可变参考电压的组件4。这组件4包括一个送出高稳定直流电压Va的稳压源5。包括互相串联的例如5个电阻R1到R5的分压网络将电压源5的输出接地。网络的5个不同电阻R1到R5的值的选择使得在电阻R1和R2，R2和R3，R3和R4、R4和R5的相连点处所测得电压值例如可分别等于Vs/2，Vs/4，Vs/8和Vs/16。电源5的输出端和不同的连接点分别连到5个缓冲放大器A1，A2……A5的输入端。这些缓冲放大器的输出连到多路转换器6的5个输入端A1，A2…A5。后者的输出连到用于接受参考电压的A-D转换器3的输入端e ref因其作用而实现数字信号的转换。
缓冲放大器A1到A5的输出也分别连到5个电压比较器C1、C2…C5的第一输入端。它们每个第二输入端连到采样保持器2的输出端。
第二比较器C1到C5的输出连到逻辑组件7，该组件从多路转换器6的输入X1到X5中选择电压VR供给转送到比较器3的输入端e ref，并提供一个信号用来显示从A-D转换器3输出的每个数字值N(Ne)有关的增益值G。
选择工作可以概括成下表，其中第一栏P对应于电压Ve的不同变化范围，即表示成电压Vs，Vs/2，Vs/4，Vs/8和Vs/16;第二栏X对应于实际上连到A-D转换器3的输入端e ref的多路转换器6的输入端X1到X5的参数，表示电压Ve在这范围内，第三栏对应于与每个数字值N(Ne)有关三位逻辑字G，表示多路转换器6的开关作用。
因此每个数字化信号采样值由两个逻辑指令来表示，对应于数值部分的N(Ne)和与对应于有关幂的另一个值G。由此，A-D转换器3和选择参考电压的不同电路使得非常宽的动态信号数值化成为可能。
在不超出本发明范围的情况下，变化范围可以在供给A-D转换器的参考电压的变化可达到的限度内进行变化，另外也可选择电压分配网络R1到R5中的电压为任何比例系数而不是2的连续指数。
权利要求
1.一个对高动态信号采样和使之数字化的采集装置包括采集信号的装置；一个用来把采样器连续发送的采样信号转换为数字并将上述采样信号的幅度与参考电压进行比较的A-D转换器；以及用来产生一个取决于将被数字化的信号幅度的参考电压供转换器使用的第一选择器；其特征在于所述第一选择器包括一个产生固定幅值的稳定直流电压的发生器；一个产生多个固定次级电压的电压分配器；以及一个第二选择器，该选择器包括将逐次采样的每个采样信号的幅值和上述从稳压源导出的次级电压进行比较的几个电压比较器，一个从次级电压中选择其中一个的开关部件和一种逻辑组件，该组件产生一控制开关部件的信号，以便从次级电压中选择适合于使要进行数字化的逐次信号采样中的每一个采样信号进行数字化的一个次级电压，该组件还产生一指示所选择的上述次级电压用的信号。
2.按权利要求1所述的采集装置，其特征在于分配稳定电压的分配器包括一个电阻网络，其电阻值选为使得次级电压彼此间成给定的比例系数。
3.按权利要求1或2所述的采集装置，其特征在于上述逻辑组件适用于产生一个逻辑字，与来自A-D转换器的逻辑字一起代表从采样装置得到的信号采样的数字化值。
4.按权利要求1所述的装置，其中上述开关部件是一个多路转换器。
全文摘要
采集装置用来将高动态信号数字化，其中，信号在一个固定增益放大器中进行放大后，供给一个S和H单元，然后供给一个同时将可调参考电压供给之的A-D转换器。这电压是在多路转换器的输出端得到，而在转换器的输入端，具有从校正电压的分配器中导出的电压。这电压的选择是由一个由比较器将采样电压和导出电压进行比较的逻辑组件作用完成的，数字化信号由一个来自转换器的逻辑字和一个来自逻辑组件的增益G的逻辑字来表示。
文档编号H03M1/00GK1039689SQ8910028
公开日1990年2月14日 申请日期1989年1月13日 优先权日1988年1月21日
发明者克洛德·博塞尔 申请人:法国石油研究所