如何通過前端將PC聲卡變成高速采樣示波器

　　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(chǎn)生，例如ADI公司的ADM8829-（表貼封裝）。應(yīng)特別注意避免受到DC/DC電壓逆變器產(chǎn)生的開關(guān)噪聲干擾。

　　輸入衰減器

　　AD783的小信號(hào)增益遠(yuǎn)高于全擺幅帶寬。通過在采樣器之前插入一個(gè)10:1阻性衰減器以限制最大信號(hào)帶寬，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超過20 MHz的可用帶寬。多家公司提供成本相對(duì)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(shí)獲得的信息：

　　Syscomp Electronic Design生產(chǎn)的40 MHz帶寬、1×/10×可切換型示波器探頭（P6040），每對(duì)價(jià)格$29.99.

圖9. P6040 1×/10×示波器探頭

　　HobbyLab3生產(chǎn)的20 MHz 10:1版本示波器探頭（GT-P6020），每對(duì)價(jià)格$19.50.

　　Gabotronics.com4生產(chǎn)的100 MHz P2100和60 MHz P2060通用探頭，每種價(jià)格約$10.00.

　　使用探頭

　　圖10、圖11和圖12所示的聲卡5屏幕截圖利用P2100 100 MHz 10×探頭獲取，它可以補(bǔ)償10 pF至35 pF范圍內(nèi)的輸入電容。對(duì)于建議的電路，如果PCB板線路長度盡可能保持最短，那么這個(gè)調(diào)整范圍似乎是充足的。采用10×探頭時(shí)，輸入看起來像10 MΩ和18 pF,可以支持最高±30 V的輸入電壓。

　　為了展示AD783采樣保持輸入級(jí)的性能，首先利用1 kHz平頂方波調(diào)整探頭補(bǔ)償。屏幕截圖顯示了器件對(duì)頻率為1 MHz和50 MHz的不同信號(hào)的響應(yīng)。圖10中的兩個(gè)屏幕截圖顯示單通道情況，（a）為1 MHz、5 V p-p方波，（b）為50 MHz、5 V p-p方波。每種情況下，采樣時(shí)鐘均針對(duì)大約500 Hz的下采樣信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整，以便消除任何聲卡響應(yīng)差異。因此，左邊屏幕截圖的有效時(shí)間刻度為500 ns/分頻比，右圖為10 ns/分頻比。聲卡輸入增益設(shè)置如下：對(duì)于1 MHz輸入，示波器軟件報(bào)告1.072 V p-p的幅度；對(duì)于50 MHz輸入，則報(bào)告762.2 mV p-p的幅度。0.7622/1.072接近–3 dB.這一測(cè)量結(jié)果顯示，100 MHz 10×探頭和AD783的組合具有50 MHz的3 dB帶寬。

（a） （b）

圖10. 單通道10×探頭：1 MHz （a）和50 MHz （b） 5 V p-p輸入方波

　　圖11中，同樣的1 MHz （a）和50 MHz信號(hào)（b）被施加于兩個(gè)通道。從兩個(gè)通道的兩幅重疊屏幕截圖可以看出，兩個(gè)通道之間具有良好的增益、失調(diào)和延遲匹配。

（a） （b）

圖11. 雙蹤雙通道匹配10×探頭：1 MHz （a）和50 MHz （b） 5 V p-p輸入方波

　　最后一幅屏幕截圖（圖12）顯示375 kHz、5 V p-p方波（紅色線）和1.5 MHz、42 ns寬5 V p-p脈沖（綠色線）的情況。水平刻度為333 ns/分頻比。AD783采樣器保持完整的5 V擺幅，即便輸入這些較窄的42 ns脈沖也是如此。

圖12. 雙蹤雙通道、10×探頭：375 kHz、5 V p-p方波和1.5 MHz、42 ns 5 V p-p脈沖