在石油地震勘探儀器的瞬時浮點放大器(以下簡稱主放大器)中，瞬時浮點放大器對采集到的每個子樣脈沖都能選擇一個最佳增益值,從而把幅度相差懸殊的地震信號放大至最佳值(2V~8V)，由于過零點子樣脈沖采自信號幅度為零附近，因此子樣頂部有較大的斜率,當主放大器最終選定增益值時，子樣幅度卻在不斷增加，如何預測子樣幅度的變化趨勢,使主放大器準確選擇放大倍數(shù),就是本文要討論的問題。

地震勘探儀器基于回聲探測原理。在地表發(fā)出機械振動，然后接受來自地下各個界面的反射信號，以機械振動在地層介質中的傳播速度及其旅行時間來確定地下反射界面的幾何形態(tài)。地震勘探系統(tǒng)的功能是將地表機械振動產生的地震反射信號以二進制數(shù)的形式記錄在磁帶上。主要工作過程是：地震檢波器接受到的地震信號經前置放大器放大、濾波后，送多路轉換開關對各道地震信號依次進行采樣;將采樣后的子樣脈沖逐一送到主放大器，主放大器對每個子樣脈沖都能選擇一個最佳增益，從而把幅度相差懸殊的地震信號放大至最佳值(2V~8V)，選定的放大倍數(shù)以三位二進數(shù)碼輸出，送記錄格式編排器。經放大后的子樣脈沖送第二采樣保持器，將子樣在時間上展寬(幅度不變)，以滿足模數(shù)轉換器(ADC)轉換時間的需求;展寬后的子樣脈沖經ADC轉換成為二進制數(shù)。最后由記錄格式編排器將放大倍數(shù)和轉換結果按照規(guī)定的記錄格式編排好，并記錄在磁帶上。

瞬時浮點放大器工作原理簡述

主放大器是一種增益變化速度極快的高精度放大器，見圖1。它有7個基本放大級(A6～A12)，每個基本放大級的增益是22(12dB)。當子樣脈沖進入放大器后,首先被28增益放大,然后放大器在該子樣脈沖持續(xù)的短暫時間內三次調制增益，使這個脈沖在第三次調整后的增益放大下,輸出幅度落在2V~8V之間。

過零點子樣脈沖及其影響

過零點子樣是指子樣來自信號幅度為零的附近，子樣頂部有較大的斜率。如果放大器沒有子樣變化斜率預測電路(即微分補償電路)時，斜頂子樣會造成什么樣的影響呢?假設放大器要放大的是圖2示出的斜頂子樣。對該子樣放大的過程見圖3。

參見圖3，在t0時刻主放對Vi首先采用28放大，設放大后的幅度有V0=28Vi<2V，比較器必然給出的結果是11，要求主放增益增加，這是第一次增益調整。t1時刻，主放對Vi采用212放大，設放大后的幅度有V0=212Vi>10V，比較結果是00，主放增益減少，這是第二次增益調整。t2時刻，設V0=210Vi，而2V<210Vi<10V，比較結果為01，于是t3時刻以后按210Vi輸出送到二采保持電路。

由于子樣幅度具有較大斜率，因此當?shù)谌卧鲆嬲{整完畢，確定為210放大倍數(shù)后，子樣幅度仍在不斷增加，完全有可能出現(xiàn)如圖3所示的情形，輸出大于8V，甚至超過10V。然而系統(tǒng)的ADC所能表示的最大輸出電壓為8.192V，這時各位尾數(shù)已全為&ldquo;1”。如果放大器輸出的子樣幅度大于8.192V，那么勢必造成ADC的各位輸出都為&ldquo;1”，仍不能表示該采樣的真實幅度，這將導致地震勘探采集精度受到影響。

微分補償電路的作用及原理

為了克服上述問題，于是在比較器中設置了微分補償電路A30，用于預測子樣電壓的變化趨勢，與比較器A14、A15相配合，使放大器對正在處理的子樣合理選擇增益。帶微分補償電路A30的比較器見圖4，A30由電容C、電阻R1、R2構成，兩個二極管為限幅二極管。

微分補償電路的作用見圖5，顯然，無微分補償電路時，在t1時刻增益調整方向是根據(jù)a點的幅度值確定的。而加有微分補償電路后，t1時刻增益調整方向是依據(jù)b點的幅度值確定的。也就是說，比較級由于微分補償電路的作用，在輸入信號的t1時刻，便預測到了輸入信號t2時刻的幅度值。