PC 示波器

零件和材料

• 带有声卡的 IBM 兼容个人计算机，运行 Windows 3.1 或更高版本
• Winscope 软件，可从互联网免费下载
• 电子“键盘”（音乐）
• 用于键盘的“单声道”（非立体声）耳机式插头
• 用于计算机声卡麦克风输入的“单声道”（非立体声）耳机型插头
• 10 kΩ 电位器

我使用的 Winscope 程序是由 Constantin Zeldovich 博士编写的，可供个人和学术免费使用。它在计算机屏幕上绘制波形以响应由声卡麦克风输入解释的交流电压信号。一个类似的程序，叫做Oscope , 是为 Linux 操作系统制作的。如果您无法使用这两种软件，则可以使用大多数版本的 Microsoft Windows 附带的“录音机”实用程序来显示粗略的波形。

交叉引用

电路课程 ，第 2 卷，第 7 章：“混频交流信号”

电路课程 ，第 2 卷，第 12 章：“交流计量电路”

学习目标

• 使用计算机程序作为示波器工作
• 展示示波器的基本功能

原理图

插图

说明

示波器是电子专业学生和专业人士不可缺少的测试仪器。任何严肃的电子实验室都不应该没有一个（或两个！）。不幸的是，商用示波器往往价格昂贵，如果没有其他示波器进行故障排除，几乎不可能设计和构建自己的示波器！然而，个人计算机的声卡能够以相当的分辨率“数字化”从几百赫兹到几千赫兹范围内的低压交流信号，并且可以使用免费软件将这些信号以示波器的形式显示在计算机上。显示屏。由于大多数人要么拥有一台个人计算机，要么可以以比示波器更低的成本获得一台计算机，因此对于预算有限的实验者来说，这是一个可行的选择。

提醒一句：如果将电压过高的信号连接到声卡的麦克风输入端，可能会对计算机造成严重的硬件损坏！ 音乐键盘产生的交流电压太低，不会通过声卡对计算机造成损坏，但其他电压源可能对计算机的健康有害。使用此“示波器”风险自负！

使用前面实验中描述的键盘和插头排列，将键盘输出连接到 10 kΩ 电位器的外部端子。将两根电线焊接到声卡麦克风输入插头上的连接点，这样您就有了一组用于“示波器”的“测试线”。将这些测试引线连接到电位器：在中间端子（雨刷器）和任一外部端子之间。

启动 Winscope 程序并单击左上角的“箭头”图标（看起来像磁带播放器和 CD 播放器控制按钮上的“播放”箭头）。如果您按下音乐键盘上的某个键，您应该会在屏幕上看到某种波形。在音乐键盘上选择“panflute”或其他类似长笛的声音以获得最佳正弦波形。如果计算机显示的波形看起来有点像方波，则需要调整电位器以获得较低幅度的信号。几乎任何波形如果超过声卡的幅度限制都会被“剪裁”成方波。

在音乐键盘上测试不同乐器的“声音”并注意不同的波形。请注意，与长笛声音相比，某些波形是多么复杂。试验 Winscope 窗口中的不同控件，注意它们如何改变波形的外观。

作为测试仪器，这台“示波器”是相当差劲的。它几乎没有能力对电压进行精确测量，尽管它的频率精度非常好。这是非常 它可以显示的电压和频率范围受到限制，因此只能用于分析中低频音调。我几乎没有成功让“示波器”显示出良好的方波，大概是因为它的频率响应有限。

此外，声卡麦克风输入电路中的耦合电容器会阻止它测量直流电压：就好像普通示波器的“交流耦合”功能被“打开”一样。尽管有这些缺点，但它作为演示工具还是很有用的，对于电子学初学者来说，它是波形分析的初步探索。

对于那些感兴趣的人来说，有几种专为个人计算机制造的专业品质的示波器适配器设备，其性能远远超过声卡，而且它们的售价通常低于完整的独立示波器（大约 400 美元， 2002 年）。

Radio Shack 出售一种由 Velleman 制造的产品，目录号 #910-3914。以计算机作为显示介质带来了很多好处，其中最重要的是能够轻松地将波形图片存储为数字文件。