虛擬示波器實驗臺的製作方法

2023-06-02 13:49:16

虛擬示波器實驗臺的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電工實驗儀器，特別是一種虛擬示波器實驗臺。外置音效卡通過USB接口連接電腦，外置音效卡的線路輸入口分兩路依次經變阻器、電壓跟隨器及示波器探頭接口分別連接兩個示波器，外置音效卡的耳機輸出口分別連接標定用基準源、三相對稱電源發生器及多波形信號發生器。本實用新型虛擬示波器實驗臺，以電腦為核心構建實驗系統，利用電腦的多功能化再添加電路模塊實現信號發生器、三相電源、和雙蹤示波器功能。配合筆記本，能大減小系統體積與成本，構成便攜實驗儀表系統，用USB接口與電腦連接，構建了微型多功能實驗臺。實驗臺雙蹤示波器部分將阻抗轉換與音效卡做成一體，與電腦用USB線連接，使用USB口供電，取消連接麥克風口和線路口的音頻線，從而減小幹擾，內置基準信號源用於標定。形成一個緊湊便攜可靠的標準化雙蹤示波器設備。
【專利說明】 虛擬示波器實驗臺
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及電工實驗儀器，特別是一種虛擬示波器實驗臺。
【背景技術】
[0002]傳統電工電子技術學習實驗用到的信號發生器、三相電源與示波器儀表多為臺式，體積大，笨重，功耗大，價格高，維護不便，只適於在實驗室固定使用。沒有整體小巧、可以便攜的實驗學習系統。其中的示波器，現有裝配於電腦上的虛擬示波器，利用音效卡麥克風接口或是線路輸入接口輸入被測信號，利用軟體獲得音效卡處理後的數字信息並將該信息還原顯示在電腦顯示器上，軟體成熟，功能齊全，但硬體依賴於計算機自帶的音效卡，因為每臺電腦的配置不同，接口的數量和類型都不同，有的沒有線路輸入口，有的沒有麥克風口，有的麥克風口是單通道的，有的則是雙通道的。單通道的不能使用雙蹤示波器功能，沒有信號入口不能使用虛擬示波器功能。這給虛擬儀器的推廣使用帶來很大的阻礙。除此外，音效卡接口的輸入電平限制在IV以下，麥克風口的更低，信號直接連入測量範圍很小，沒有實用價值。使用標準示波器探頭除了接口插座不同，使用不便，Xi檔電平也限制在IV以下，XlO檔因為探頭內阻大，遠大於音效卡內阻，所以根本不能正常使用。
[0003]另外因為不同音效卡的整體放大倍數不同，所以相同信號源測量結果都不同，需要進行基準標定才可使用，標定時需要一個標準信號源，由於一般人沒有信號發生器，所以大大增加了使用難度。
[0004]虛擬示波器內置了信號發生器，但不能產生三相源信號。其利用音效卡兩個聲道輸出兩路不同的信號，信號可以是三角波、正弦波、鋸齒波、方波等，但輸出幅度不足，不能滿足像數字電路信號的0-5V的要求。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於提供一種虛擬示波器實驗臺。
[0006]本實用新型的目的是通過如下途徑實現的:一種虛擬示波器實驗臺，外置音效卡通過USB接口連接電腦，外置音效卡的線路輸入口分兩路依次經變阻器、電壓跟隨器及示波器探頭接口分別連接兩個示波器，外置音效卡的耳機輸出口分別連接標定用基準源、三相對稱電源發生器及多波形信號發生器。
[0007]作為本方案的進一步優化，所述的外置音效卡外接負電壓發生器。
[0008]作為本方案的進一步優化，所述的外置音效卡採用CM2602晶片。
[0009]作為本方案的進一步優化，所述的電壓跟隨器與示波器探頭接口之間連接有1ΜΩ的電阻。
[0010]作為本方案的進一步優化，所述的負電壓發生器的採用TL7660晶片。
[0011]本實用新型虛擬示波器實驗臺，以電腦為核心構建實驗系統，利用電腦的多功能化再添加電路模塊實現信號發生器、三相電源、和雙蹤示波器功能。配合筆記本，能大減小系統體積與成本，構成便攜實驗儀表系統，用USB接口與電腦連接，構建了微型多功能實驗臺。實驗臺雙蹤示波器部分將阻抗轉換與音效卡做成一體，與電腦用USB線連接，使用USB 口供電，取消連接麥克風口和線路口的音頻線，從而減小幹擾，內置基準信號源用於標定。形成一個緊湊便攜可靠的標準化虛擬雙蹤示波器設備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明:
[0013]圖1為本實用新型結構示意圖；
[0014]圖中，外置音效卡1、電腦2、變阻器3、電壓跟隨器4、示波器探頭接口 5、標定用基準源6、三相對稱電源發生器7、多波形信號發生器8、負電壓發生器9、電阻10。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，本實用新型虛擬示波器實驗臺，外置音效卡I通過USB接口連接電腦2，USB連接既保證了與計算機全數字傳輸(避免模擬信號傳輸的幹擾)，同時通過計算機USB接口的5V電壓給全部裝置供電。外置音效卡I的線路輸入口分兩路依次經變阻器3、電壓跟隨器4及示波器探頭接口 5分別連接兩個示波器，所述的電壓跟隨器4與示波器探頭接口5之間連接有1ΜΩ的電阻10。示波器輸入使用運放TL082構成同相輸入的電壓跟隨器用於提供高的輸入阻抗，該運放具有高輸入阻抗。配合轉換器輸入端1ΜΩ電阻使之滿足在XlO檔時對輸入阻抗的要求。該IMΩ電阻在Xl檔和XlO檔時始終不切換保持不變，Xl檔時，標準示波器探頭內阻接近O Ω，1ΜΩ電阻與運放構成的電壓跟隨器輸入阻抗相併聯，因運放電壓跟隨器輸入阻抗遠大於1ΜΩ，所以並聯結果接近IMΩ，輸入端獲得的信號沒有衰減，全部輸入。探頭處於XlO檔時，探頭內阻等於9ΜΩ，1ΜΩ電阻與運放構成的電壓跟隨器內阻並聯再與9ΜΩ探頭內阻串聯，使電路輸入具有1:10的分壓比。電壓跟隨器輸出端外接可調電阻中間抽頭輸出用於擴大量程，因音效卡最高只能輸入I伏左右電壓，當XlO檔可用時，最大量程也只能到10V，當該電阻抽頭分壓比為1:5時，量程可擴展到50V，可滿足常見低壓測量。
[0016]外置音效卡I的耳機輸出口分別連接標定用基準源6、三相對稱電源發生器7及多波形信號發生器8。
[0017]所述的外置音效卡I外接負電壓發生器9，負電壓發生器9採用TL7660晶片
[0018]所述的外置音效卡I採用CM2602晶片，CM2602可以直接被計算機識別為音效卡並安
裝驅動工作。
[0019]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本領域的技術人員在本實用新型所揭露的技術範圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種虛擬示波器實驗臺，其特徵在於:外置音效卡(I)通過USB接口連接電腦(2)，外置音效卡(I)的線路輸入口分兩路依次經變阻器(3)、電壓跟隨器(4)及示波器探頭接口(5)分別連接兩個示波器，外置音效卡(I)的耳機輸出口分別連接標定用基準源(6)、三相對稱電源發生器(7)及多波形信號發生器(8)。
2.如權利要求1所述的虛擬示波器實驗臺，其特徵在於:所述的外置音效卡(I)外接負電壓發生器(9)。
3.如權利要求1或2所述的虛擬示波器實驗臺，其特徵在於:所述的外置音效卡(I)採用CM2602 晶片。
4.如權利要求1所述的虛擬示波器實驗臺，其特徵在於:所述的電壓跟隨器(4)與示波器探頭接口(5)之間連接有1ΜΩ的電阻(10)。
5.如權利要求2所述的虛擬示波器實驗臺，其特徵在於:所述的負電壓發生器(9)的採用TL7660晶片。
【文檔編號】G01R13/00GK203745512SQ201420130691
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月23日 優先權日:2014年3月23日
【發明者】孫旭松, 宋豔芳, 桂林 申請人:孫旭松