教您通过前端将PC声卡改造为高速采样示波器

使用探头

图10、图11和图12所示的声卡⁵屏幕截图利用P2100 100 MHz 10×探头获取，它可以补偿10 pF至35 pF范围内的输入电容。对于建议的电路，如果PCB板线路长度尽可能保持最短，那么这个调整范围似乎是充足的。采用10×探头时，输入看起来像10 MΩ和18 pF，可以支持最高±30 V的输入电压。

为了展示AD783采样保持输入级的性能，首先利用1 kHz平顶方波调整探头补偿。屏幕截图显示了器件对频率为1 MHz和50 MHz的不同信号的响应。图10中的两个屏幕截图显示单通道情况，(a)为1 MHz、5 V_p-p方波，(b)为50 MHz、5 V_p-p方波。每种情况下，采样时钟均针对大约500 Hz的下采样信号频率进行调整，以便消除任何声卡响应差异。因此，左边屏幕截图的有效时间刻度为500 ns/分频比，右图为10 ns/分频比。声卡输入增益设置如下：对于1 MHz输入，示波器软件报告1.072 V_p-p的幅度；对于50 MHz输入，则报告762.2 mV_p-p的幅度。0.7622/1.072接近–3 dB。这一测量结果显示，100 MHz 10×探头和AD783的组合具有50 MHz的3 dB带宽。

图10. 单通道10×探头：1 MHz (a)和50 MHz (b) 5 V_p-p输入方波

图11中，同样的1 MHz (a)和50 MHz信号(b)被施加于两个通道。从两个通道的两幅重叠屏幕截图可以看出，两个通道之间具有良好的增益、失调和延迟匹配。

图11. 双踪双通道匹配10×探头：1 MHz (a)和50 MHz (b) 5 V_p-p输入方波

最后一幅屏幕截图（图12）显示375 kHz、5 V_p-p方波（红色线）和1.5 MHz、42 ns宽5 V_p-p脉冲（绿色线）的情况。水平刻度为333 ns/分频比。AD783采样器保持完整的5 V摆幅，即便输入这些较窄的42 ns脉冲也是如此。

图12. 双踪双通道、10×探头：375 kHz、5 V_p-p方波和1.5 MHz、42 ns 5 V_p-p脉冲

参考文献

1 Visual Analyser 是一个完整的专业实时软件包，可以将PC变成一整套测量仪器。它使用PC的声卡，无需新硬件 http://www.sillanumsoft.org/.

2 Syscomp Electronic Design, Ltd. http://www.syscompdesign.com/Accessories.html.

3 HobbyLab http://securedwithssl.com/HobbyLab-us/product/63258ffa-dcc8-4508-8152-d2461d943169.aspx.

4 Gabotronics http://www.gabotronics.com/accesories-and-cables/view-all-products.htm.

5 基于PC的声卡示波器从声卡接收数据，采样速率为44.1 kHz，分辨率为16位。此外还提供WaveIO，它是用于LabView软件的声卡接口。 http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en.

作者简介

Doug Mercer [doug.mercer@analog.com] 在1977至2009年间一直在ADI公司从事全职工作，最后14年担任ADI公司研究员。ADI公司高速转换器产品系列的30多款标准产品都有他的贡献，AD783就是其中一款。自2009年起，他转而担任ADI公司的兼职顾问研究员，最近主要是作为ADI公司与伦斯勒理工学院的联络人，从事本科生电气工程教育推广和发展方面的工作。