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        通過前端將PC聲卡變成高速采樣示波器設計參考

        作者: 時間:2017-02-06 來源:網絡 收藏

          

          圖4. 采樣時鐘分頻器電路

          IC4是固定頻率金屬帽殼晶體振蕩器。另一種方法是使用CMOS反相器(74HC04)和分立晶體X1來構成一個振蕩器,如圖5所示。這種方法使用的元件雖然多于一體式金屬帽殼振蕩器,但它支持通過調整電容C1來調節晶體頻率,從而實現精密的頻率調諧。

          

          圖5. 采用機械調諧方式的分立晶體振蕩器

          為了消除機械可變元件,D1可以使用變容二極管,其電容取決于電壓,如圖6所示。

          

          圖6. 采用電壓調諧方式的分立晶體振蕩器

          有源重構濾波器示例

          圖7和圖8所示為有源濾波器設計,它們應能很好地代替簡單的無源RC濾波器。圖7顯示的是一個二階Sallen-Key濾波器,轉折頻率約為39 kHz,使用標準電阻和電容值。雙通道運算放大器AD8042 和AD822 具有低電源電壓和寬擺幅特性,是很好的選擇。該濾波器在通帶內的增益為+1。

          

          圖7. Sallen-Key 39 kHz低通濾波器

          圖8顯示的是一個二階多路反饋(MFB)濾波器,轉折頻率約為33 kHz,使用標準電阻和電容值。該濾波器的通帶增益為–1,因此,使用該濾波器時,為使顯示的波形右側朝上,應選擇示波器軟件上的“反相”按鈕。

          

          圖8. MFB 33 kHz低通濾波器

          電路供電

          重構濾波器使用的AD783和放大器需要雙電源供電??梢允褂?節AA電池,3節提供+4.5 V電源,另外3節提供–4.5 V電源?;蛘?,也可以使用單個9 V電池,利用一個電阻分壓器來提供作為地的中間電源電壓,這將需要由一個運算放大器進行緩沖才能提供電路所需的地電流。第三種方法是使用一個可調線性調節器,產生相對于電池負極的約4.5 V電壓,用作接地基準。

          第四種方法是使用備用PC或筆記本電腦USB端口提供的+5 V電源。–5 V電源可以由DC/DC電壓逆變器產生,例如ADI公司的ADM8829—(表貼封裝)。應特別注意避免受到DC/DC電壓逆變器產生的開關噪聲干擾。

          輸入衰減器

          AD783的小信號增益遠高于全擺幅帶寬。通過在采樣器之前插入一個10:1阻性衰減器以限制最大信號帶寬,可以實現遠超過20 MHz的可用帶寬。多家公司提供成本相對較低的示波器探頭,如Syscomp Electronic Design, Ltd2等(圖9)。下面是筆者撰寫本文時獲得的信息:

          Syscomp Electronic Design生產的40 MHz帶寬、1×/10×可切換型示波器探頭(P6040),每對價格$29.99。

          

          圖9. P6040 1×/10×示波器探頭

          HobbyLab3生產的20 MHz 10:1版本示波器探頭(GT-P6020),每對價格$19.50。

          Gabotronics.com4生產的100 MHz P2100和60 MHz P2060通用探頭,每種價格約$10.00。



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