[實用新型]虛擬示波器實驗臺

有效

• 申請號: 201420130691.2
• 申請日: 2014-03-23
• 公開（公告）號: CN203745512U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 孫旭松;宋艷芳;桂林
• 申請（專利權）人: 孫旭松
• 主分類號: G01R13/00
• 分類號: G01R13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

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

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，只適于在實驗室固定使用。沒有整體小巧、可以便攜的實驗學習系統。其中的示波器，現有裝配于電腦上的虛擬示波器，利用聲卡麥克風接口或是線路輸入接口輸入被測信號，利用軟件獲得聲卡處理后的數字信息并將該信息還原顯示在電腦顯示器上，軟件成熟，功能齊全，但硬件依賴于計算機自帶的聲卡，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，聲卡接口的輸入電平限制在1V以下，麥克風口的更低，信號直接連入測量范圍很小，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，X1檔電平也限制在1V以下，X10檔因為探頭內阻大，遠大于聲卡內阻，所以根本不能正常使用。

另外因為不同聲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，由于一般人沒有信號發生器，所以大大增加了使用難度。

虛擬示波器內置了信號發生器，但不能產生三相源信號。其利用聲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

本實用新型的目的在于提供一種虛擬示波器實驗臺。

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，外置聲卡通過USB接口連接電腦，外置聲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，外置聲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。

作為本方案的進一步優化，所述的外置聲卡外接負電壓發生器。

　　作為本方案的進一步優化，所述的外置聲卡采用CM2602芯片。

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1MΩ的電阻。

作為本方案的進一步優化，所述的負電壓發生器的采用TL7660芯片。

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聲卡做成一體，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，從而減小干擾，內置基準信號源用于標定。形成一個緊湊便攜可靠的標準化虛擬雙蹤示波器設備。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明：?

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖中，外置聲卡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

如圖1所示，本實用新型虛擬示波器實驗臺，外置聲卡1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干擾），同時通過計算機USB接口的5V電壓給全部裝置供電。外置聲卡1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1MΩ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于提供高的輸入阻抗，該運放具有高輸入阻抗。配合轉換器輸入端1MΩ電阻使之滿足在X10檔時對輸入阻抗的要求。該1MΩ電阻在X1檔和X10檔時始終不切換保持不變，X1檔時，標準示波器探頭內阻接近0Ω，1MΩ電阻與運放構成的電壓跟隨器輸入阻抗相并聯，因運放電壓跟隨器輸入阻抗遠大于1MΩ，所以并聯結果接近1MΩ，輸入端獲得的信號沒有衰減，全部輸入。探頭處于X10檔時，探頭內阻等于9MΩ，1MΩ電阻與運放構成的電壓跟隨器內阻并聯再與9MΩ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于擴大量程，因聲卡最高只能輸入1伏左右電壓，當X10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。