通過前端將PC聲卡變成高速采樣示波器設(shè)計參考

　　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(gòu)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(diào)整電容C1來調(diào)節(jié)晶體頻率，從而實現(xiàn)精密的頻率調(diào)諧。

　　圖5. 采用機械調(diào)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?nèi)荻O管，其電容取決于電壓，如圖6所示。

　　圖6. 采用電壓調(diào)諧方式的分立晶體振蕩器

　　有源重構(gòu)濾波器示例

　　圖7和圖8所示為有源濾波器設(shè)計，它們應(yīng)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(zhuǎn)折頻率約為39 kHz，使用標(biāo)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(nèi)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(zhuǎn)折頻率約為33 kHz，使用標(biāo)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(cè)朝上，應(yīng)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(gòu)濾波器使用的AD783和放大器需要雙電源供電?？梢允褂?節(jié)AA電池，3節(jié)提供+4.5 V電源，另外3節(jié)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(diào)線性調(diào)節(jié)器，產(chǎn)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(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(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)的20 MHz 10:1版本示波器探頭（GT-P6020），每對價格$19.50。

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