如何制作一臺示波器

電子愛好者在日常電子制作和維修中大多是一臺萬用表打天下，因此遇到稍微復雜一些的問題就會無從下手，這時如果有一臺示波器在手邊會帶來極大的方便。常見的普通示波器價格多在500元以上，對業(yè)余愛好者來說是一筆不小的開支，這里介紹一款虛擬示波器，只要連接到計算機的并行接口上就可以當作示波器使用了。

現(xiàn)在計算機已是相當?shù)钠占傲?，基本上成了城市家庭必備的家用電器?a target="_blank">電子愛好者只要很少的付出就可以擁有一臺不錯的示波器?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上也常見一些使用計算機聲卡的虛擬示波器軟件，但它們存在不能測量直流、無法定量標度的問題，而且采樣頻率很少超過44kHz。這里介紹的示波器具有采樣頻率高，支持直流測量，可以定量測量信號的特點，下圖所示為19.2kHz方波的顯示情況。

其主要技術(shù)指標如下：

采樣頻率：224kHz（隨CPU頻率不同而不同，本機CCPU為P42.93GHz）。本機測量的信號頻率應在40kHz以下。

最高輸入電壓分四擋：±25V，±5V，±1V，±0.2V，如果接人101示波器探棒，最大輸入電壓可達±250V。

輸入阻抗：1MΩ

供電電壓：交流9V～15V

觸發(fā)范圍：0％~100％。

接口：支持雙向傳輸?shù)牟⑿薪涌陔娫韴D如下圖所示。

整個系統(tǒng)由一片四運放TL074、一片ADC0820和其它一些輔助元器件構(gòu)成，包括輸入信號調(diào)理、信號轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、并口接口、觸發(fā)電平檢測和電源等部分。

R10、R11、R12、R13、C19、C20和C21構(gòu)成輸入交直流切換和衰減網(wǎng)絡(luò)，提供交直流輸入切換和1：1、1：5的輸入信號切換功能。TL072中的一個運放U1A和其周邊元件構(gòu)成一個正相放大器，提供了輸入保護和1：1、25：1放大切換功能。TL072中的一個運放UlB構(gòu)成一個正相放大器，提供-5V-+5V向0～5V轉(zhuǎn)換的功能ADC0820是一片采用CMOS工藝、有采樣／保持功能、高速、8位A，轉(zhuǎn)換器，最高采樣頻率400kHz，本波器主要是通過它實現(xiàn)模擬信號的集。ADC0820工作于寫模式，計算并口的1腳給出觸發(fā)信號后，開始轉(zhuǎn)換，計算機等待一定的周期后讀入換后的信號，ADC0820的工作原理到網(wǎng)上查誰TL072中的一個運放U1D工作在比器模式，通過輸入信號與P2提供能壓比較提供外部觸發(fā)信號。電源部分提供了±9V和5V電源供運放ADC0820使用。讀者可以根據(jù)自已找到的外殼的實際情況參照電原理自行設(shè)計印制電路板，下圖為筆者安裝完成的電路板。

左邊的撥動開關(guān)用于直流，交輸入轉(zhuǎn)換，中間的撥動開關(guān)用于1：5衰減切換，右邊的撥動開關(guān)用于25：1放大的切換，右邊的電位器用于外部觸發(fā)的調(diào)節(jié)，輸入位于印制板的左下側(cè)，并口接口位于印制板的右側(cè)，左上為電源輸入插座，要求9V～15V的交流電源輸入。

配套軟件采用VC6.0開發(fā)完成，對于WindowsNT、Windows2000、Windows2003和WindowsXP等操作系統(tǒng)需要IOManager．SYS的支持，軟件提供了波形顯示、打印、時基調(diào)整、波形保存、波形比較等功能。雖然這是一個單蹤示波器，但通過波形的保存和再現(xiàn)提供了準雙蹤示波器的功能，你可以測量一點的信號，保存起來，然后測量另一點的信號，再打開已保存的信號，同屏顯示兩組信號進行比較。

啟動本軟件后，首先自動測試采樣速度，然后會隨機給出一組演示信號（如果取消了“啟動時顯示示例畫面”，下次啟動后就不顯示了），目前軟件提供了無觸發(fā)、內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)三種觸發(fā)方式，同時對內(nèi)觸發(fā)提供了上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種選擇，選擇開始按鈕（播放）開始信號采集，暫停按鈕停止信號采集，錄制按鈕采集一個周期的信號后暫停。任意時刻均可選擇保存信號，保存當時的波形。軟件所有提示均為中文，簡單摸索后即可上手應用。

在軟件的編制過程中使用了多線程技術(shù)，前臺線程負責用戶交互和波形顯示，后臺線程負責信號采集，其中信號采集的部分代碼如下：

for（i=0;i《pDoc-》

m_MAX_SAMPLES；i++）{for（j=1；j《=pDoc-》

m_WaitingCircle；j++）_outp（890，254）；／／adc0820工作于寫模式，啟動AD轉(zhuǎn)換后需要等待600nspDoc-》m_data［i］=_inp（888）；_outp（890，255）；}