如何通过前端将pc声卡变成高速采样示波器带宽和采样率的方法

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-10-29 03:29 标签： 基于声卡的虚拟示波器
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如何通过前端将PC声卡变成高速采样示波器
　　有多种软件包可以使个人计算机（PC）中的立体声声卡提供类似示波器的显示，但低采样速率、高分辨率模数转换器（ADC）和交流耦合前端最适合20 kHz及以下的可用带宽。现在，这种有限的带宽可以扩展--针对重复波形，可以在声卡输入前使用一个采样前端。利用高速采样保持器（SHA）对输入波形进行二次采样，然后通过低通滤波器重建波形，并使其平滑，可以有效延展时间轴，使PC能够用作高速采样示波器。本文描述一种能够实现这种改造的前端和探头。本文引用地址：　　图1所示为一个插入式附件的原理图，它可以配合典型PC声卡采样使用。每个示波器通道使用一个高速采样保持放大器AD783SHA的采样信号由时钟分频器电路的数字输出提供，下文将通过一个例子说明。AD783输入由一个FET缓冲，因此可以使用简单的交流/直流输入耦合。在所示的两个通道中，当直流耦合跳线开路且输入为交流耦合时，1 M&O电阻（R1和R3）提供直流偏置。采样输出由图中所示的双极点有源RC网络低通滤波。该滤波器不必是一个有源电路，但所示的滤波器能够提供有益的缓冲低阻抗来驱动PC声卡输入。图1. 双通道模拟采样电路　　AD783 SHA提供高达数MHz的可用大信号带宽。输入端的有效压摆率约为100 V/?s以上。采用&5 V电源时，输入/输出摆幅至少为&3 V.对于500 mV p-p以下的摆幅，小信号3 dB带宽接近50 MHz.　　利用图1所示的前端电路以及采用Visual Analyser1 软件的PC声卡，可以得到一个以1 MHz频率重复的2 MHz单周期正弦波，如图2的屏幕截图所示。采样时钟以80.321 kHz的采样速率提供250 ns宽的采样脉冲。这里的有效水平时基为333 ns/分频比。例子中使用的PC声卡采用SoundMax? 编解码器，其采样速率为96 kSPS.本例中，有效采样速率约为40 MSPS.图2. 以1 MHz频率重复的2 MHz单周期正弦脉冲　　图3中的屏幕截图显示的是一个以1 MHz频率重复的高斯正弦脉冲。采样时钟速率同样是80.321 kHz,采样脉冲宽度为250 ns.图3. 以1 MHz频率重复的4 MHz高斯正弦脉冲　　采样时钟发生器示例　　AD783要求一个宽度为150 ns至250 ns的窄正采样脉冲。为使显示的波形保持稳定，无来回跳动，采样脉冲必须非常稳定，抖动很低。这一要求往往将可能的时钟选择限定于晶体振荡器。另一个要求是采样速率可以在略低于100 kHz到大约500 kHz的范围内进行调整或调谐。为使下采样信号落在声卡的20 Hz到20 kHz音频带宽内，采样频率间的调谐步进必须较为精细。一个诸如图4所示的N分频电路和一个频率介于10 MHz到20 MHz的晶体振荡器（IC4），可以提供从80 kHz到350 kHz的多达200种或更多的不同采样速率，步进大小介于300 Hz到5 kHz之间。本例使用两个4位二进制升降计数器74HC191,N可以是4到256之间的任意整数。也可以使用74HC190等十进制计数器，其引脚排列与74HC191相同，可以提供4到100的N值。分频比利用两个十六进制开关S1和S2设置。开关S3设置计数器是递增还是递减计数。电阻R1 （250 &O）和电容C1 （68 pF）给引脚计数输出增加一个很短的延迟，经过该延迟后，引脚计数输出加载起始计数值。74HC00的四个NAND门用于实现单稳态模式，当R12为2.7 k&O且C2为68 pF时，单稳态模式提供200 ns的采样脉冲。
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关于pc声卡的采样频率的支持问题
最近看上了老工程师的usb声卡+胆机耳放一体机，感觉这个配笔记本和dt235蛮不错的
不过上面的声卡是PCM2702的芯片，只支持48mhz和16位
想问一下这个指标是输入还是输出的标准呢
比如我电脑里有一些音频是96mhz的视频，用声卡解码，可以出声吗？
或者在foobar设置成24位输出，可以出声吗？
最后再问一下各位大侠，有更好的方案推荐吗（声卡加耳放），资金有限，最好400一下，不是一体机也可以，主要用笔记本来推dt235
2702只支持16BIT，还不如现在的集成声卡，不过模拟输出很干净。
这个预算考虑一下翔声一体机，如果自己有动手能力打摩一下电容和运放可以有较大提升。
感谢大侠解答
看来如果我用2702的话，估计偶尔会悲剧...
感觉翔声确实很不错，做工比一般的diy强多了
没弄过那些呢，先mark一下，有机会去试试 ^ω^
一体机。。慎玩儿啊
引用第4楼慕云于 08:12发表的 :
一体机。。慎玩儿啊
对这些不是很了解，请教一下，一体机有什么不好的地方吗？
主要是感觉稍微便携，性价比高点，也低调点（学生党，平时听歌时，又是解码器，又是胆机电子管外露，太那个啥了 ⊙ω⊙）
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