目前国内外的前置放大器的研究成果很多，但专门针对地震检波器前置放大器所作的研究成果却是有限。在地震勘探领域，对前置放大器的研究主要是针对地震仪内部的前置放大器，且以集成电路为主。但随着虚拟仪器的发展，前置放大器将会作为独立的个体而存在，或者与检波电路整合形成新的检波器。通过对地震检波器的前置放大器的深入了解，发现目前的地震数据采集系统中的前置放大器还存在零漂未能很好解决、低频信息丢失较多及高倍放大谐波失真等。因此笔者希望借由对本选题的研究，可以探讨如何有效地解决低截频、高倍放大谐波失真等问题。　　 本文给出了一种地震检波器的低噪声前置放大器的设计方案，并通过仿真、实验室模拟与测试等手段对研究成果进行验证。目前，在地震数据采集领域，甚少有人会专门研究前置放大器，尤其是跟随在地震检波器之后的前置放大器。可以说，本文开创了国内在此方面研究工作的先河。　　 本文的独创性与独创成果在与：　　 1、研究与地震检波器直接相连的前置放大器。这个放大器的特点有低噪声、低频响应好、信噪比高、高倍放大不失真等。前置放大器拥有高的输入阻抗使得地震检波器采集到的信号几乎不被丢失，低的输出阻抗的电路设计使得信号在后续电缆的传输过程中不受电缆干扰的影响。选用分立元件、以双极型晶体管为核心的有源器件进行设计，而不是以集成放大电路或结型场效应管为核心。　　 理论上来说，集成放大电路，结型场效应管与双极型晶体管均适用于低频领域的设计。但实际上，就地震检波器而言，它本身的阻抗很小，即前置放大器的源阻很小。为保证信号在传输时不被损失，需要其后续电路有较大的输入阻抗，集成电路与双极型晶体管电路均适用，但是因为集成放大电路的噪声电平通常是分立晶体管电路的二到五倍，不符合这里的设计要求——低噪声，因此选择排除集成放大电路。　　 在低频段中，主要的噪声是1/f噪声，结型场效应管在低频段的1/f噪音比较大，而双极型晶体管却能对这一类的噪声抑制得比较好，因此选择使用双极型晶体管的分立元器件电路。　　 2、解决了1/f噪声问题。1/f噪声又称低频噪声，由电流流过不连续介质时产生，其功率与频率成反向变化，即频率越低时，1/f噪声功率谱密度越大。因1/f噪声在每十倍频程的功率相等，因此设计宽带滤波器时，尽量以窄带为标准。这里的前置放大器需要放大的地震波信号在400Hz以下，因此在设计中加入低通滤波电路，高截频为400Hz。又因频率越低，1/f噪声越大，考虑加入高通滤波电路，将低截频调高。根据某地震检波器的低截频率8Hz，考虑设计低截频率在6Hz左右的高通滤波电路，在放大低频地震波信号的同时，尽量抑制1/f噪声干扰。　　 抑制1/f噪声干扰还要注意元器件的选择。阻值越小的电阻，1/f噪声越大，因此尤其在选择小阻值时要注意选择专门用于低频电路的。会产生1/f噪声的元器件还有三极管、二极管等，也是同样要求其适用于低频电路。　　 3、测试方案选择级联自测。这里选择将三级相同的前置放大电路串联在一起，级与级之间加上高低通滤波电路，作为前置放大器的测试电路。这样做是因为，不希望通过其它途径引入噪声，致使无法准确测量前置放大器的噪声。　　 4、低噪声前置放大电路的测试电路的最后一级增加射极跟随器，解决电缆分布电容的问题。射极跟随器处于是电路的输出级部分，放在这里的原因是，射极跟随器的阻抗小，能够解决后续电缆上的分布电容的问题。　　 在设计放大电路时，要注意电磁兼容的问题。根据电磁干扰的干扰源不同，可以将其分为工频及音频干扰、甚低频干扰、载频干扰及微波干扰等。在生产实践阶段，不可能在毫无干扰的环境下作业，亦不可能依靠硬件电路自身完全屏蔽这些干扰。因此，如何设计电子产品，使得电子产品拥有最优良的电磁兼容能力便是重中之重。一般在设计阶段需严格遵循电磁兼容的设计原则，否则会为产品形成及后续投放市场带来不可估量的经济损失，也会为产品使用者带来极大困扰。　　 在前置放大器及测试电路的设计阶段要注意：电路的级与级之间要加去耦电容；在有源器件--双极型晶体管的集电极与基极之间加滤波电容；前置放大电路与测试电路中为抑制高频干扰，需加低通滤波器，抑制高频信号；前置放大电路内部的放大级之间需加容值不大的耦合电容，隔离直流的同时去掉高频干扰。　　 在设计制作PCB是要注意需遵循PCB的抗干扰设计原则。设计地线时要注意单点接地，地线不能从电路的输出端的接向输入端，然后从输入端的地引出与其它级电路的地并联。如果地线由电路的输入端接入，会引入极大地感应噪声，不利于整体电路对信号噪声的抑制。在电源线的关键地方使用一些抗干扰元件。电路应以核心元件为中心布板。在做PCB布局时，不能仅考虑电路板美观，还要以电路功能为中心，将不同功能元器件分区布板，将同功能的元器件放在一起，围绕其核心元器件布局。这样做得好处是，尽量减短迹线长度，降低感应噪声。　　 在电路生产调试阶段注意电路板外接屏蔽的问题。电路板屏蔽做得好也能够在一定程度上提高系统的抗电磁干扰能力。同时要注意尽量在外界干扰小的环境下作业。　　 本前置放大器，经仿真与实验室模拟测试，得出以下结论：　　 输入电阻Rli=1.87 MΩ；　　 输出电阻Rlo=222.06Ω；　　 最大不失真输出电压：5V；　　 THD：<0.1％；　　 前置放大器内部噪声：Uni<5.58μV；　　 动态范围：>120dB；　　 低截频：6Hz；　　 高截频：400Hz；　　 放大倍数：10倍；　　 电压增益：20dB。