Путеводитель в мир электроники. Книга 2
Шрифт:
В современном бытовом компьютере обязательно есть звуковая карта, а значит есть и АЦП, правда, не такой быстродействующий и совершенный, как в специализированном модуле. Но все же звуковая карта позволяет при помощи программы превратить компьютер в простейший осциллограф. Ниже будет приведен перечень этих программ и их особенности, но следует знать некоторые общие ограничения возможностей такого прибора (ведь звуковая карта изначально для этих целей не предназначалась):
1. На входе звуковой карты имеется конденсатор, что не позволяет наблюдать постоянный уровень сигналов. Это эквивалентно наличию у классического осциллографа только так называемого «закрытого» входа (закрытого для прохождения
Рис. 16.1. Адаптер для защиты входов звуковой карты компьютера (а) и назначение гнезд разъемов (б) в карте SB для Creative Live 5.1
Схема позволит подавать на вход звуковой карты сигналы с уровнем постоянной составляющей до 150 В (зависит от рабочего напряжения у примененных конденсаторов). При этом диоды VD1—VD8 (могут использоваться любые кремниевые импульсные) ограничивают амплитуду входного переменного сигнала на уровне 1,2…1,4 В — они не оказывают никакого влияния на нормальный входной сигнал, который не превышает 250 мВ.
2. У большинства звуковых карт ограничен линейный участок усилителя диапазоном напряжений до 100…250 мВ. Это значит, что если сигнал на входе (Line in) имеет уровень больше указанного, то, чтобы его наблюдать без ограничения, необходимо применять внешний делитель напряжения. Превышение амплитуды входного сигнала более 5 В может повредить вход, так что следует проявлять осторожность (приведенный на рис. 16.1 адаптер эту проблему устраняет, позволяя регулировочными резисторами уменьшить сигнал до приемлемого уровня).
3. Входное сопротивление звуковой карты обычно не превышает 14…50 кОм — для профессиональных осциллографов в диапазоне низких частот оно должно быть не менее 1 МОм. Повысить входное сопротивление и одновременно увеличить чувствительность осциллографа на основе звуковой карты несложно: достаточно установить каскад усилителя на полевом транзисторе.
На рис. 16.2 показан один канал такого усилителя. Второй транзистор в схеме включен как эмиттерный повторитель, что улучшает согласование. Усиление у такой схемы небольшое (3…5), но зато полоса намного превышает возможности любой карты (до 100 кГц).
Рис. 16.2. Широкополосный малошумящий входной усилитель сигнала
4. Полоса наблюдаемых сигналов ограничена полосой звуковой карты, а это примерно 10…24000 Гц (любой простейший аналоговый осциллограф имеет полосу не хуже 0…10 МГц). На краях диапазона имеются «завалы», поэтому реальная полоса звуковой карты при неравномерности 1 дБ обычно составляет 100… 19000 Гц (на уровне -3 дБ полоса 15…20500 Гц). Отличие каналов не превышает 0,3 дБ.
5. Для использования карты в качестве измерительного осциллографа ее необходимо откалибровать для каждой конкретной программы. Только в этом случае по показаниям на экране можно будет судить о реальной амплитуде сигнала, т. е. проводить измерения.
6. Еще
Чаще всего используют два способа выполнения развязки: на трансформаторе или на оптронах. Проще всего это сделать на трансформаторе (они более доступны и дешевы). Вариант такой схемы с развязывающим переходным трансформатором приведен на рис. 16.3 (показан один канал). Так как у нас два канала, а самостоятельно изготовить два трансформатора с идентичными параметрами довольно сложно, был использован унифицированный трансформатор из серии Т (он предназначен для звуковых частот).
< image l:href="#"/>Рис. 16.3. Вариант схемы приставки к звуковой карте компьютера с гальванической развязкой входного сигнала на трансформаторе
Для удобства использования в составе приставки имеется калибровочный генератор синуса с частотой 1 кГц (включается тумблером SA1). Для того чтобы наводка по цепям питания от генератора не проникала на вход компьютера, когда генератор не нужен, включатель SA1 обязательно должен иметь две группы контактов, одна из которых используется для коммутации питания. Уровень сигнала на выходе этого генератора устанавливается подстроечным резистором таким, чтобы ограничения сигнала в самой звуковой карте еще не было.
Приведенный усилитель имеет полосу по уровню -3 дБ от 100 Гц до 50 кГц (небольшой завал усиления в области низких частот связан с ограниченными возможностями трансформатора, но во многих приведенных ниже программах это удастся компенсировать). Для монтажа всех основных элементов этой приставки можно воспользоваться печатной платой, показанной на рис. 16.4.
Рис. 16.4. Топология печатной платы для размещения элементов (одного канала) и внешний вид монтажа
Теперь о самих программах поддержки. На компакт-диске их приведено довольно много, но по совместимости с современным компьютерным «железом» (в котором, как правило, установлен Windows) и удобству использования следует выделить: