如何自制简易的PC信号源与示波器？

　　我们在电子技术的学习和实验中常常使用到万用表、信号发生器、示波器等设备。万用表可以对电子元器件进行检测，也可以测量威廉希尔官方网站 的电压、电流等参数。示波器可在威廉希尔官方网站 实验或电器维修时，观察威廉希尔官方网站 节点的信号波形，以判断前、后级威廉希尔官方网站 是否正常工作。
　　在学习模拟电子技术时，信号发生器和示波器还可以帮助我们感性地认识放大器、滤波器、振荡器等威廉希尔官方网站 的特性。不过这两台设备价格比较贵，在初学阶段或许不一定非要配置。本文将介绍一种利用几个简单的元器件加一台普通计算机构成的PC 信号源和PC 示波器，成本不到10 元，虽然测量的精度有限，但是对于初学阶段观察使用已经足够了。
　　外观及使用
　　如图1、图2 所示分别为PC 信号源和PC 示波器的外观。PC信号源很简单，它由立体声插头、导线、鱼夹组成。立体声插头插到计算机的耳机插座，在计算机上运行一个PC 信号源软件，就可以在鱼夹上输出频率、幅度可调的正弦波、方波等函数信号。
　　图2 是PC 示波器，它的鱼夹连接到被测威廉希尔官方网站 的某一节点上，该节点的信号经过保护威廉希尔官方网站 后，由立体声插头送入计算机的麦克风插座，在计算机上运行一个PC 示波器软件，就可以显示信号的波形了。
　　
　　图1 PC 信号源
　　
　　图2 PC 示波器
　　威廉希尔官方网站 原理图
　　PC 信号源不涉及威廉希尔官方网站 ，如图3 所示，它直接把计算机声卡的输出信号引出而已。而PC 示波器与之不同，它把外界的信号输入计算机，为了保护计算机的声卡，所以添加了一个简单的保护威廉希尔官方网站 ，如图4 所示。被测威廉希尔官方网站 某节点的信号被鱼夹引到保护威廉希尔官方网站 里（ 黄色底纹内），保护威廉希尔官方网站 可以限制输入计算机的信号幅度不超过1.4V。
　　
　　图3 PC 信号源连线图
　　
　　图4 PC 示波器威廉希尔官方网站 及连线图
　　
　　图5 PC 信号源的制作
　　制作过程
　　制作PC 信号源时，可以直接用一根带线的立体声插头（ 图5），它有3 根导线R、L、地线，分别把绝缘皮剥去，然后用3 个鱼夹与这3 根导线连接即完成制作。
　　之后下载PC 信号源软件，在计算机上运行，就会打开一个图6 所示的界面。界面很直观，有三个控制参数：峰值、频率、函数选择。“峰值”和“频率”分别设置的是输出信号的幅度和频率，可通过各自下方的滑块进行设定。“函数选择”设定的是输出信号的波形，有标准正弦波等多种函数表达式供选择。以上参数设置好后，把PC 信号源插到计算机的耳机输出插座上，单击PC 信号源程序的“开始”按钮，就可以从PC 信号源的鱼夹上输出信号波形了。
　　制作PC 示波器时，需要一些元器件和一块面包板。可按照资源入口里的视频演示，把元器件逐个插到面包板上作为保护威廉希尔官方网站 ，之后连接上立体声插头线以及鱼夹，即完成PC示波器的制作。使用PC 示波器时，把鱼夹与威廉希尔官方网站 的被测节点相连，把立体声插头插入计算机的麦克风插座，然后运行PC 示波器软件，打开图7 所示的程序，这个程序可以接收从麦克风插座进来的信号并显示。
　　可按照图7 中的说明，适当地设置PC 示波器程序中的设备、线路等几个参数。当有信号通过麦克风插座进入计算机时，单击PC 示波器程序的“启动”按钮，就会在波形显示区看到波形信号。
　　
　　图6 PC 信号源程序
　　
　　图7 PC 示波器程序
　　
　　图8 PC 示波器的保护威廉希尔官方网站 （ 一个通道）
　　
　　图9 简易示波器观察信号发生器的信号
　　原理分析
　　在PC 示波器的保护威廉希尔官方网站 中，由于两个通道威廉希尔官方网站 是相同的，所以我们拿一个出来分析一下其工作原理。如图8 所示，信号由鱼夹引入到“输入（ 通道1）”，首先经过电阻R1、R2 构成的分压器。由于它们的阻值之比为10:1，所以到达二极管的时候信号的电压已经变成了原来的1/11。比如输入信号的电压为10V，经过分压器后变成了0.9V。
　　由于计算机声卡的输出电压不宜超过2V，如果没有分压器，输入信号的电压也不能超过2V，这样一来PC 示波器的使用范围太小了。于是通过分压器可以把较高的电压成比例的降低，在计算机上显示时再成比例的提高即可。
　　在保护威廉希尔官方网站 的一个通道中还有4 个二极管，图中的型号是1N4148，查其技术手册知道其正向电压VF 约为0.7V，于是二极管VD1 和VD2 串联，可以形成1.4V 的正向电压。由二极管的伏安特性，当VD1 和VD2 上的电压超过1.4V 后，它们导通，于是在“麦克风输入（R）”端，也就是保护威廉希尔官方网站 的输出端，电压为0。亦或是电压超过-1.4V 后，二极管VD5 和VD6导通，输出端同样电压为0。可见，4 个二极管保证了“麦克风输入（R）”端的电压在-1.4~1.4V范围内，从而保护了计算机的声卡。
　　测试
　　完成了PC 示波器和PC 信号源后，可以把PC 信号源的输出信号引入PC 示波器的输入端，方法是按图9 所示，把双方的鱼夹一一对应连接。然后同时运行PC 示波器和PC 信号源软件，如果PC 示波器可以实时显示PC 信号源的波形信号，说明制作成功，接下来就可以把它们使用在实际的威廉希尔官方网站 学习与调试环境中了。
　　注意，以上介绍的PC 信号源和PC 示波器只是学习提供一个简单的工具，其输出、显示并不非常精确，只供学习时定性观察。