通过前端将PC声卡变成高速采样示波器设计参考

　　图4. 采样时钟分频器电路

　　IC4是固定频率金属帽壳晶体振荡器。另一种方法是使用CMOS反相器（74HC04）和分立晶体X1来构成一个振荡器，如图5所示。这种方法使用的元件虽然多于一体式金属帽壳振荡器，但它支持通过调整电容C1来调节晶体频率，从而实现精密的频率调谐。

　　图5. 采用机械调谐方式的分立晶体振荡器

　　为了消除机械可变元件，D1可以使用变容二极管，其电容取决于电压，如图6所示。

　　图6. 采用电压调谐方式的分立晶体振荡器

　　有源重构滤波器示例

　　图7和图8所示为有源滤波器设计，它们应能很好地代替简单的无源RC滤波器。图7显示的是一个二阶Sallen-Key滤波器，转折频率约为39 kHz，使用标准电阻和电容值。双通道运算放大器AD8042 和AD822 具有低电源电压和宽摆幅特性，是很好的选择。该滤波器在通带内的增益为+1。

　　图7. Sallen-Key 39 kHz低通滤波器

　　图8显示的是一个二阶多路反馈（MFB）滤波器，转折频率约为33 kHz，使用标准电阻和电容值。该滤波器的通带增益为–1，因此，使用该滤波器时，为使显示的波形右侧朝上，应选择示波器软件上的“反相”按钮。

　　图8. MFB 33 kHz低通滤波器

　　电路供电

　　重构滤波器使用的AD783和放大器需要双电源供电。可以使用6节AA电池，3节提供+4.5 V电源，另外3节提供–4.5 V电源。或者，也可以使用单个9 V电池，利用一个电阻分压器来提供作为地的中间电源电压，这将需要由一个运算放大器进行缓冲才能提供电路所需的地电流。第三种方法是使用一个可调线性调节器，产生相对于电池负极的约4.5 V电压，用作接地基准。

　　第四种方法是使用备用PC或笔记本电脑USB端口提供的+5 V电源。–5 V电源可以由DC/DC电压逆变器产生，例如ADI公司的ADM8829—（表贴封装）。应特别注意避免受到DC/DC电压逆变器产生的开关噪声干扰。

　　输入衰减器

　　AD783的小信号增益远高于全摆幅带宽。通过在采样器之前插入一个10:1阻性衰减器以限制最大信号带宽，可以实现远超过20 MHz的可用带宽。多家公司提供成本相对较低的示波器探头，如Syscomp Electronic Design， Ltd2等（图9）。下面是笔者撰写本文时获得的信息：

　　Syscomp Electronic Design生产的40 MHz带宽、1×/10×可切换型示波器探头（P6040），每对价格$29.99。

　　图9. P6040 1×/10×示波器探头

　　HobbyLab3生产的20 MHz 10:1版本示波器探头（GT-P6020），每对价格$19.50。

　　Gabotronics.com4生产的100 MHz P2100和60 MHz P2060通用探头，每种价格约$10.00。