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如何制作一臺(tái)示波器

工程師 ? 來源:未知 ? 作者:姚遠(yuǎn)香 ? 2019-03-25 15:50 ? 次閱讀
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電子愛好者在日常電子制作和維修中大多是一臺(tái)萬用表打天下,因此遇到稍微復(fù)雜一些的問題就會(huì)無從下手,這時(shí)如果有一臺(tái)示波器在手邊會(huì)帶來極大的方便。常見的普通示波器價(jià)格多在500元以上,對(duì)業(yè)余愛好者來說是一筆不小的開支,這里介紹一款虛擬示波器,只要連接到計(jì)算機(jī)的并行接口上就可以當(dāng)作示波器使用了。

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)已是相當(dāng)?shù)钠占傲?,基本上成了城市家庭必備的家用電器,電子愛好者只要很少的付出就可以擁有一臺(tái)不錯(cuò)的示波器?,F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上也常見一些使用計(jì)算機(jī)聲卡的虛擬示波器軟件,但它們存在不能測(cè)量直流、無法定量標(biāo)度的問題,而且采樣頻率很少超過44kHz。這里介紹的示波器具有采樣頻率高,支持直流測(cè)量,可以定量測(cè)量信號(hào)的特點(diǎn),下圖所示為19.2kHz方波的顯示情況。

如何制作一臺(tái)示波器

其主要技術(shù)指標(biāo)如下:

采樣頻率:224kHz(隨CPU頻率不同而不同,本機(jī)CCPU為P42.93GHz)。本機(jī)測(cè)量的信號(hào)頻率應(yīng)在40kHz以下。

最高輸入電壓分四擋:±25V,±5V,±1V,±0.2V,如果接人101示波器探棒,最大輸入電壓可達(dá)±250V。

輸入阻抗:1MΩ

供電電壓:交流9V~15V

觸發(fā)范圍:0%~100%。

接口:支持雙向傳輸?shù)牟⑿薪涌陔娫韴D如下圖所示。

如何制作一臺(tái)示波器

整個(gè)系統(tǒng)由一片四運(yùn)放TL074、一片ADC0820和其它一些輔助元器件構(gòu)成,包括輸入信號(hào)調(diào)理、信號(hào)轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、并口接口、觸發(fā)電平檢測(cè)和電源等部分。

R10、R11、R12、R13、C19、C20和C21構(gòu)成輸入交直流切換和衰減網(wǎng)絡(luò),提供交直流輸入切換和1:1、1:5的輸入信號(hào)切換功能。TL072中的一個(gè)運(yùn)放U1A和其周邊元件構(gòu)成一個(gè)正相放大器,提供了輸入保護(hù)和1:1、25:1放大切換功能。TL072中的一個(gè)運(yùn)放UlB構(gòu)成一個(gè)正相放大器,提供-5V-+5V向0~5V轉(zhuǎn)換的功能ADC0820是一片采用CMOS工藝、有采樣/保持功能、高速、8位A,轉(zhuǎn)換器,最高采樣頻率400kHz,本波器主要是通過它實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的集。ADC0820工作于寫模式,計(jì)算并口的1腳給出觸發(fā)信號(hào)后,開始轉(zhuǎn)換,計(jì)算機(jī)等待一定的周期后讀入換后的信號(hào),ADC0820的工作原理到網(wǎng)上查誰TL072中的一個(gè)運(yùn)放U1D工作在比器模式,通過輸入信號(hào)與P2提供能壓比較提供外部觸發(fā)信號(hào)。電源部分提供了±9V和5V電源供運(yùn)放ADC0820使用。讀者可以根據(jù)自已找到的外殼的實(shí)際情況參照電原理自行設(shè)計(jì)印制電路板,下圖為筆者安裝完成的電路板。

左邊的撥動(dòng)開關(guān)用于直流,交輸入轉(zhuǎn)換,中間的撥動(dòng)開關(guān)用于1:5衰減切換,右邊的撥動(dòng)開關(guān)用于25:1放大的切換,右邊的電位器用于外部觸發(fā)的調(diào)節(jié),輸入位于印制板的左下側(cè),并口接口位于印制板的右側(cè),左上為電源輸入插座,要求9V~15V的交流電源輸入。

配套軟件采用VC6.0開發(fā)完成,對(duì)于WindowsNT、Windows2000、Windows2003和WindowsXP等操作系統(tǒng)需要IOManager.SYS的支持,軟件提供了波形顯示、打印、時(shí)基調(diào)整、波形保存、波形比較等功能。雖然這是一個(gè)單蹤示波器,但通過波形的保存和再現(xiàn)提供了準(zhǔn)雙蹤示波器的功能,你可以測(cè)量一點(diǎn)的信號(hào),保存起來,然后測(cè)量另一點(diǎn)的信號(hào),再打開已保存的信號(hào),同屏顯示兩組信號(hào)進(jìn)行比較。

啟動(dòng)本軟件后,首先自動(dòng)測(cè)試采樣速度,然后會(huì)隨機(jī)給出一組演示信號(hào)(如果取消了“啟動(dòng)時(shí)顯示示例畫面”,下次啟動(dòng)后就不顯示了),目前軟件提供了無觸發(fā)、內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)三種觸發(fā)方式,同時(shí)對(duì)內(nèi)觸發(fā)提供了上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種選擇,選擇開始按鈕(播放)開始信號(hào)采集,暫停按鈕停止信號(hào)采集,錄制按鈕采集一個(gè)周期的信號(hào)后暫停。任意時(shí)刻均可選擇保存信號(hào),保存當(dāng)時(shí)的波形。軟件所有提示均為中文,簡單摸索后即可上手應(yīng)用。

在軟件的編制過程中使用了多線程技術(shù),前臺(tái)線程負(fù)責(zé)用戶交互和波形顯示,后臺(tái)線程負(fù)責(zé)信號(hào)采集,其中信號(hào)采集的部分代碼如下:

for(i=0;i《pDoc-》

m_MAX_SAMPLES;i++){for(j=1;j《=pDoc-》

m_WaitingCircle;j++)_outp(890,254);//adc0820工作于寫模式,啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換后需要等待600nspDoc-》m_data[i]=_inp(888);_outp(890,255);}

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