專利名稱：一種高靈敏度雷聲測(cè)試電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高靈敏度雷聲測(cè)試電路，適用于高靈敏度雷聲測(cè)試與定位、微弱聲音、次生信號(hào)的測(cè)試和拾取。
背景技術(shù)：
聲信號(hào)在大氣中隨距離衰減明顯，對(duì)于遠(yuǎn)區(qū)的聲信號(hào)，如雷聲，到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)后信號(hào)已經(jīng)十分微弱，利用傳統(tǒng)的商用麥克風(fēng)測(cè)試時(shí)靈敏度明顯不足；另一方面自然界許多現(xiàn)象 (包括閃電、海浪以及動(dòng)物)的聲譜中，除可聞部分還包含豐富的次聲分量(20Hz以下)。微弱聲、次聲信號(hào)的拾取對(duì)于弱聲源的測(cè)試、遠(yuǎn)區(qū)聲源定位具有重要意義。對(duì)于這些測(cè)試要求， 采用通用的麥克風(fēng)電路不能獲得滿意的結(jié)果。當(dāng)前的主流的麥克風(fēng)可分為動(dòng)圈式和電容式。動(dòng)圈式麥克風(fēng)靈敏度普遍要低于電容式。而電容式多需要‘幻象電源’供電的方式工作。所謂‘幻象電源’供電，就是利用同一對(duì)導(dǎo)線同時(shí)傳輸信號(hào)和直流電，使信號(hào)和電源線綜合利用?；孟箅娫措m然設(shè)計(jì)巧妙，卻增加了系統(tǒng)構(gòu)成和復(fù)雜度一方面需要麥克風(fēng)輸出平衡信號(hào)；另一方面，數(shù)據(jù)采集端需要增加“幻象電源’供電電路和差分電路，電源干擾容易引入測(cè)試信號(hào)中，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于野外測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種高靈敏度雷聲測(cè)試電路。該電路能夠覆蓋包含次聲頻率分量在內(nèi)的寬頻聲信號(hào)；同時(shí)具有高靈敏度和簡(jiǎn)易的電路構(gòu)成，適用于微弱聲、次聲信號(hào)的監(jiān)測(cè)和聲源的遠(yuǎn)區(qū)定位。本發(fā)明的目的可通過如下措施來實(shí)現(xiàn)
一種高靈敏度雷聲測(cè)試電路，該電路包括依次電性連接的前置放大模塊、耦合電容和線性放大模塊。所述的前置放大模塊用于將傳聲器轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的微弱電信號(hào)前置預(yù)放大，放大電路由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成共源放大電路，具有高輸入阻抗和低輸入噪聲。通過調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，使得靜態(tài)條件下，場(chǎng)效應(yīng)管處于微導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通電流小，靜態(tài)功耗低。所述的線性放大模塊用于產(chǎn)生預(yù)期靈敏度的放大倍數(shù)，同時(shí)用于驅(qū)動(dòng)后續(xù)電纜和數(shù)據(jù)采集端。線性放大模塊由通用運(yùn)算放大器和負(fù)反饋電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，輸入信號(hào)連接運(yùn)放的同向或反向輸入端，由反饋電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的放大倍數(shù)。所述的耦合電容用于隔離模塊間的直流耦合，便于各個(gè)模塊直流工作點(diǎn)的設(shè)置。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、具有寬頻帶、靈敏度高的特點(diǎn)，特別適用于微弱聲、次聲信號(hào)的拾??；
2、靈敏度可由線性放大模塊的反饋電阻網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立的調(diào)節(jié)；
3、可靠的單端輸出，可直接通過通用同軸電纜連接至測(cè)試設(shè)備；
4、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，元件通用性強(qiáng)，供電不需要采用額外的幻象電源，減少了系統(tǒng)的復(fù)雜性。


圖1是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式的電路框圖
1-前置放大模塊
2-線性放大模塊
3-線性放大模塊的分壓電路
圖2是圖1所示前置放大輸入回路的等效電路具體的實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)一步闡述
參照?qǐng)D1，前置放大模塊1包括PMOS管和傳聲器Micj5構(gòu)成的共源放大電路，靜態(tài)工作電壓Vb。傳聲器Mic采用駐極體電容式聲電轉(zhuǎn)換元件。通過調(diào)整&的阻值使PMOS管處于微導(dǎo)通狀態(tài)。PMOS管漏極輸出通過耦合電容C1連接到線性放大模塊2中運(yùn)放OP的同相輸入端。R1和&構(gòu)成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，且麥克風(fēng)電路的靈敏度正比于(l+Ri/%)。運(yùn)放OP采用單電源供電，由分壓電路3提供虛地\。分壓電路3包括穩(wěn)壓管D1、旁路電容C3和分壓電阻R4。線性放大模塊2的輸出端連接耦合電容C2至同軸電纜，最后進(jìn)入阻抗為&的記錄設(shè)備。電路的低頻響應(yīng)截止頻率的影響因素主要由兩方面一是輸入回路的影響，如圖2，駐極體電容Cm與PMOS管輸入電阻Rin (—般在1(ΓΩ量級(jí))、柵-源極間電容Cgs (—般在pF量級(jí))構(gòu)成RC回路，所限定的低頻_3dB截止頻率為 /i = 1/[2^s.(C + Q3)] ; 二是受到隔離電容C1和C2構(gòu)成RC回路的影響，所限定的低頻_3dB截止頻率為/2=1/[2；<& +勸)0]，/3 = 1/(2τγ&·Λ)，為保證電路帶寬足夠?qū)捠沟么温曅盘?hào)能夠通過電路正常放大，一個(gè)優(yōu)選的方式為通過選擇上述的電阻和電容以及 PMOS管的參數(shù)，使得/Ι /2 /3<1ΗΖ。電路的高頻響應(yīng)主要受運(yùn)放OP的增益帶寬積限
制，在滿足聲音高頻分量能夠正常放大的條件下，要求OP的增益帶寬積GBP>20 (1+ / ) kHz。以上所述僅是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形(如線性放大模塊采用多級(jí)放大以增大靈敏度)，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種高靈敏度雷聲測(cè)試電路，包括依次電性連接的前置放大模塊、耦合電容和線性放大模塊，所述的前置放大模塊用于將傳聲器轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的微弱電信號(hào)前置預(yù)放大，所述的線性放大模塊用于產(chǎn)生預(yù)期靈敏度的放大倍數(shù)，同時(shí)用于驅(qū)動(dòng)后續(xù)電纜和數(shù)據(jù)采集端，所述的耦合電容用于隔離模塊間的直流華禹合。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度雷聲測(cè)試電路，其特征在于，所述的前置放大模塊由傳聲器和場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的共源放大電路組成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度雷聲測(cè)試電路，其特征在于，所述的線性放大模塊由通用運(yùn)算放大器和負(fù)反饋電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，輸入信號(hào)連接運(yùn)放的同向或反向輸入端，由反饋電阻網(wǎng)絡(luò)各阻值比實(shí)現(xiàn)預(yù)期的放大倍數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的線性放大模塊，其特征在于，采用隔離電容隔離模塊間的直流耦合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)放的直流偏置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高靈敏度雷聲測(cè)試電路，該雷聲測(cè)試電路包括依次電性連接的前置放大模塊、耦合電容和線性放大模塊，所述的前置放大模塊用于將傳聲器轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的微弱電信號(hào)前置預(yù)放大，所述的線性放大模塊用于產(chǎn)生預(yù)期靈敏度的放大倍數(shù)，同時(shí)用于驅(qū)動(dòng)后續(xù)電纜和數(shù)據(jù)采集端，所述的耦合電容用于隔離模塊間的直流耦合。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻帶寬，靈敏度高，特別適用于高靈敏度雷聲測(cè)試、微弱聲音、次生信號(hào)的測(cè)試和拾取。
文檔編號(hào)G01H17/00GK102538952SQ20121000822
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者周璧華, 李炎新, 邱實(shí) 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)