通过意甲赞助商前端将PC声卡变成高速采样示波器

日期:2018-01-09 / 人气: / 来源:未知

  意甲赞助商有多种软件包可以使个人计算机(PC)中的立体声声卡提供类似示波器的显示,但低采样速率、高分辨率模数转换器(ADC)和交流耦合前端最适合20 kHz及以下的可用带宽。现在,这种有限的带宽可以扩展——针对重复波形,可以在声卡输入前使用一个采样前端。

  AD783要求一个宽度为150 ns至250 ns的窄正采样脉冲。为使显示的波形保持稳定,无来回跳动,采样脉冲必须非常稳定,抖动很低。这一要求往往将可能的时钟选择限定于晶体振荡器。另一个要求是采样速率可以在略低于100 kHz到大约500 kHz的范围内进行调整或调谐。为使下采样信号落在声卡的20 Hz到20 kHz音频带宽内,采样频率间的调谐步进必须较为精细。一个诸如图4所示的N分频电路和一个频率介于10 MHz到20 MHz的晶体振荡器(IC4),可以提供从80 kHz到350 kHz的多达200种或更多的不同采样速率,步进大小介于300 Hz到5 kHz之间。本例使用两个4位二进制升降计数器74HC191,N可以是4到256之间的任意整数。也可以使用74HC190等十进制计数器,其引脚排列与74HC191相同,可以提供4到100的N值。分频比利用两个十六进制开关S1和S2设置。开关S3设置计数器是递增还是递减计数。电阻R1 (250 )和电容C1 (68 pF)给引脚计数输出增加一个很短的延迟,经过该延迟后,引脚计数输出加载起始计数值。74HC00的四个NAND门用于实现单稳态模式,当R12为2.7 k且C2为68 pF时,单稳态模式提供200 ns的采样脉冲。

  IC4是固定频率金属帽壳晶体振荡器。另一种方法是使用CMOS反相器(74HC04)和分立晶体X1来构成一个振荡器,如图5所示。这种方法使用的元件虽然多于一体式金属帽壳振荡器,但它支持通过调整电容C1来调节晶体频率,从而实现精密的频率调谐。

  为了消除机械可变元件,D1可以使用变容二极管,其电容取决于电压,如图6所示。

  图7和图8所示为有源滤波器设计,它们应能很好地代替简单的无源RC滤波器。图7显示的是一个二阶Sallen-Key滤波器,转折频率约为39 kHz,使用标准电阻和电容值。双通道运算放大器AD8042 和AD822 具有低电源电压和宽摆幅特性,是很好的选择。该滤波器在通带内的增益为+1。

  图8显示的是一个二阶多路反馈(MFB)滤波器,转折频率约为33 kHz,使用标准电阻和电容值。该滤波器的通带增益为1,因此,使用该滤波器时,为使显示的波形右侧朝上,应选择示波器软件上的“反相”按钮。

  重构滤波器使用的AD783和放大器需要双电源供电。可以使用6节AA电池,3节提供+4.5 V电源,另外3节提供4.5 V电源。或者,也可以使用单个9 V电池,利用一个电阻分压器来提供作为地的中间电源电压,这将需要由一个运算放大器进行缓冲才能提供电路所需的地电流。第三种方法是使用一个可调线性调节器,产生相对于电池负极的约4.5 V电压,用作接地基准。

  第四种方法是使用备用PC或笔记本电脑USB端口提供的+5 V电源。5 V电源可以由DC/DC电压逆变器产生,例如ADI公司的ADM8829(表贴封装)。应特别注意避免受到DC/DC电压逆变器产生的开关噪声干扰。

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