自分の手でコンピュータからオシロスコープを作成するにはどうすればよいですか？自宅のコンピューターモニターからのオシロスコープ。

09.10.2023

仮想測定デバイスはコンピュータオーディオデバイスに基づいて作成されます。仮想周波数計、仮想オシロスコープ、仮想分光計など。デバイスはマイクまたはサウンドカードのライン入力に接続され、信号は ADC チップによって測定されます。信号の周波数 (幅) は、オーディオカードのサンプリング周波数によって決まります (通常は 22 kHz)。いくつかの機器プログラムがレビューされました: Frequency Counter 1.01、Simple Audio Spectrum Analyzer、Music Tuner v1.2、OSZI v1.0

米。 1。ハイデフィニションオーディオをサポートするマイク

設定では、「スイッチをオン」にした後、マイクまたはライン入力の入力信号ゲインレベルが設定されます。最初は最小値で、次にレベルを上げて最適な値を達成します。信号を強力に増幅すると、歪みや過負荷が発生します。ビット深度とサンプリングレートは、可能な限り高く選択する必要があります。私の場合、ビット深度は16ビット、サンプリング周波数は96000Hzです（図）。 1 つまりチャンネルあたりの最大周波数は 48 kHz です。入力信号レベルを一致させるには、図の小さなアダプターが必要です。 2. アダプターは受信信号をフィルター処理して平滑化します。測定信号は 3.5mm オーディオジャックのピン 1 に供給されます。入力信号電圧を制御する必要があります。このアダプターの入力電圧は最大 9V までが安全で、最適な範囲は 1 ～ 2.5V です。高電圧の場合は、別のアダプター回路、「変圧器」オプションの開発が必要です。回路はガルバニック絶縁されていないため、極性はマイナスとマイナス、プラスとコンデンサ側を維持してください。

米。 2。仮想用アダプター回路: 周波数メーター; オシロスコープ; 分光計

仮想デバイス

一般に、誰でも PC 上で独自の仮想インストゥルメントを作成できます。このようなデバイスの唯一の制限は、デジタル測定が 48 kHz の周波数で終了するため、サウンドカードのサンプリングレートが低いことです。私見ですが、このような仮想アシスタントは、アマチュア無線家にとって単純な作業に役立つでしょう。

オシロスコープは、電子回路のパラメータを観察および測定するための最も重要なツールです。これは、画像が電圧 (縦軸) 対時間 (横軸) のグラフ表示であるデバイスです。

機能的な特徴

オシロスコープの主な機能は、時間の経過に伴う電圧のグラフを提供することです。通常、Y 軸は電圧を表し、X 軸は時間を表します。 これは便利です:

クロック周波数、パルス幅変調信号のデューティサイクル、伝播遅延、センサー信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間などのパラメーターを測定します。
システムまたはインターセプターに障害が発生していることをユーザーに警告するため。
振幅および時間パラメータの研究（観察、記録、測定）用。

詳細については。測定範囲は広大です。たとえば、比較的安価なオシロスコープでは、5 mV/cm ～ 5 V/cm (垂直スケール)、および 2 µs/cm ～ 20 s/cm (水平スケール) で調整できます。

その他のデバイスの機能:

発振信号の周波数と振幅を表示および計算します。
電圧と時間を表示します。この機能は実験室で最もよく使用されます。
予想される結果を確認することで、プロジェクトコンポーネントに問題がある場合は解決するのに役立ちます。
AC または DC 電圧の変化を表示します。

デバイスの機能をよりよく理解するには、使用される用語とその意味をよく理解する必要があります。

帯域幅は、デバイスが正確に測定できる周波数の範囲を示します。
ゲイン精度は、垂直システムが信号をどの程度正確に減衰または強化するかを測定します。値はパーセント誤差で示されます。
タイムベースまたは水平精度は、水平システムが信号のタイミングをどれだけ正確に表すかを示します。これはパーセンテージエラーとして表示されます。
立ち上がり時間は、機器の使用可能な周波数範囲を表すもう 1 つの方法です。パルスとステップを測定するときは、立ち上がり時間を考慮する必要があります。機器は、オシロスコープの指定された立ち上がり時間よりも速い立ち上がり時間のパルスを正確に表示できません。
垂直感度は、垂直アンプが弱い信号をどれだけブーストできるかを測定します。垂直感度は通常、mV/div (ミリボルト/ディビジョン) で指定されます。汎用オシロスコープが検出できる最低電圧は、通常、画面の垂直分割あたり約 1 mV です。
スイープ速度 – この設定は、トレースが画面上を移動する速度を指定します。これは通常、ns/div (目盛りあたりのナノ秒) で指定されます。
デジタルオシロスコープのサンプリングレートは、A/D コンバータが 1 秒あたりに取得できるサンプル数を示します。最大サンプリングレートは通常、MP (メガピクセル/秒) で指定されます。オシロスコープのサンプリング速度が速いほど、信号の微妙な詳細をより正確に表現できます。長期間にわたってゆっくりと変化する信号を監視する必要がある場合は、最小サンプルレートも重要になることがあります。通常、サンプリングレートは、波形レコード内の波形ポイントの数を一定に維持するためにコントロールに加えられた変更に応じて変化します。
デジタルオシロスコープのレコード長は、デバイスがレコードごとに取得できる波形の数を示します。最大録音長はメモリに依存します。信号の詳細な画像を短時間で取得することも、より詳細ではない画像を長期間で取得することも可能です。

コンピュータをオシロスコープに変換する

変換方法は 2 つあります。

1 つ目は、PIC 回路をマイコンボードの I/O に接続することです。適切なプログラムを備えたキットを使用すると、デジタルまたはアナログ信号を読み取り、コンピューターのシリアルポート経由で結果を返すことができます。 PWM 信号、音声信号、パルスを作成し、コンピューターから制御することもできます。
2 番目の方法はコストがかかりません。各 PC には ADC とサウンドカードが組み込まれています。これらを使用すると、ソフトウェアをインストールし、入力分配器をはんだ付けすることで、コンピュータをオシロスコープに変換できます。同様のプログラムはインターネット上で簡単に見つけることができます。その 1 つがデジタルオシロスコープ V3.0 です。

プログラム「コンピュータ - オシロスコープ」

プログラムを開始すると、通常のオシロスコープとよく似た画像が画面に表示されます。サウンドカードのリニア入力は信号の供給に使用されます。入力への信号の供給は0.5～1V以下という制限付きでのみ可能です。そのため、図に示す簡単な回路に従って入力分圧器をはんだ付けする必要があります。

このプログラムの重要な利点は、仮想ストレージオシロスコープです。作業を一時停止したり、画面に残ったオシログラムをコンピュータのメモリに保存したり、印刷したりすることができます。フロントパネルには、時間と電圧の単位を増減できる多くのコントロールがあります。

日常生活での使用

オンラインオシロスコープは、電気技術者にとって不可欠なツールです。ユーティリティメーターとして使用できます。たとえば、冬季は夏場よりも電力消費量が多い、あるいはより効率的な冷蔵庫を購入したため電力消費量が減少した、または電子レンジをオンにすると電力消費量が増加した、などに気づくことができます。多くの場合、電圧測定値そのものよりも、信号内のこれらのパターンを分析することの方が重要です。

スマートメーターは信号をリアルタイムに表示します。彼のグラフから、世帯員が家ではなく学校や職場にいる平日には、電気の使用量が少ないことがわかります。他では得られない情報です。

オシロスコープは、一般の無線作業場だけでなく、産業用の無線工学実験室でも重要な機器の 1 つです。このようなデバイスを使用すると、電子回路の障害を特定したり、新しいデバイスを設計するときにその動作をデバッグしたりできます。しかし、この種の機器の価格は非常に高く、すべてのアマチュア無線家がそのような機器を購入できるわけではありません。この記事では、そのようなデバイスを作成する方法はたくさんありますが、基本はどこでも同じです。PC のサウンドカードがパルスを受信するボードとして機能し、特別なアダプターが取り付けられます。それに。これは、測定された信号のレベルとコンピュータのオーディオカードの入力を一致させるのに役立ちます。

コンピュータ上のオシロスコープ: ソフトウェア

前述のデバイスの主な要素の 1 つは、測定された脈拍をモニター上で視覚化するプログラムです。このようなソフトウェアは数多くありますが、すべてのユーティリティが安定して動作するわけではありません。 AudioTester キットの Osci オシロスコーププログラムは、アマチュア無線家の間で特に人気があります。標準的なアナログデバイスに似たインターフェイスを備えており、画面上に信号の持続時間と振幅を測定できるグリッドがあります。使いやすく、このタイプのプログラムにはない追加機能が多数あります。しかし、すべてのアマチュア無線家は、仕事に最適なソフトウェアを選択できるでしょう。

技術データ

したがって、コンピュータからオシロスコープを作成するには、測定電圧の可能な限り広い範囲をカバーできる特別な減衰器（分圧器）を組み立てる必要があります。このようなアダプターの 2 番目の機能は、サウンドカードの入力ポートを高電圧レベルによって引き起こされる損傷から保護することです。ほとんどのオーディオカードでは、入力電圧は 1 ～ 2 ボルトに制限されています。コンピュータからのオシロスコープは、サウンドカードの機能によって制限されます。低予算カードの場合、範囲は 0.1Hz ～ 20kHz (正弦波信号) です。測定できる電圧の下限はバックグラウンドとノイズのレベルによって制限され 1 mV で、上限はアダプタのパラメータによって制限され、数百ボルトになる場合があります。

分圧器

コンピュータから得られるオシロスコープは、非常に単純な電気回路を備えています。ツェナーダイオードは 2 つだけ含まれており、そのうちの 3 つは使用する仮想オシロスコープのスケールによって異なります。このディバイダーは、比率 1:1、1:20、1:100 の 3 つの異なるスケール用に設計されています。したがって、デバイスには 3 つの入力があり、それぞれが抵抗に接続されます。直接入力抵抗の公称抵抗は 1 MΩ です。共通ワイヤは 2 つのツェナーダイオードの逆接続を介して接続されます。これらは、スイッチが「直接入力」位置にあるときにサウンドカードを過電圧から保護するように設計されています。コンデンサを抵抗器に並列に接続すると、デバイスの振幅周波数成分が等化されます。

結論

このコンピュータオシロスコープは洗練されたものではありませんが、シンプルな回路設計により、幅広い測定電圧を実現できます。前述のデバイスはオーディオ機器の修理に役立つほか、トレーニング測定デバイスとしても使用できます。

自分の手でコンピュータからデジタルオシロスコープを作成するにはどうすればよいですか？

アマチュア無線初心者に特化！

オーディオ機器の修理と構成に使用するのに適した、ソフトウェア仮想オシロスコープ用の最も簡単なアダプタを組み立てる方法。 https://サイト/

この記事では、入出力インピーダンスを測定する方法と、仮想オシロスコープの減衰器を計算する方法についても説明します。

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仮想オシロスコープについて。

私はかつて、アナログオシロスコープを売って、デジタル USB オシロスコープを購入して置き換えるという解決策を考えました。しかし、市場を歩き回ったところ、最も手頃な価格のオシロスコープは250ドルからであり、それらのレビューはあまり良くないことがわかりました。より本格的なデバイスの場合は数倍の費用がかかります。

そこで、使用するオシロスコープをアナログオシロスコープに限定し、サイト用の図を作成するために仮想オシロスコープを使用することにしました。

ネットワークからいくつかのソフトウェアオシロスコープをダウンロードして何かを測定しようとしましたが、デバイスを校正できなかったか、インターフェイスがスクリーンショットに適していなかったために、何も良い結果は得られませんでした。

もうこの件は諦めていたのですが、周波数特性を測定するプログラムを探していたところ、「AudioTester」というソフトウェアパッケージを見つけました。このキットのアナライザーは好みではありませんでしたが、Osci オシロスコープ (以下「AudioTester」と呼びます) はぴったりでした。

このデバイスには従来のアナログオシロスコープと同様のインターフェイスがあり、画面には振幅と持続時間を測定できる標準グリッドがあります。 https://サイト/

デメリットとしては、作業が不安定になることが挙げられます。プログラムは時々フリーズするため、リセットするにはタスクマネージャーの助けを借りなければなりません。しかし、これらすべては、使い慣れたインターフェイス、使いやすさ、そしてこのタイプの他のプログラムでは見たことのないいくつかの非常に便利な機能によって補われています。

注意！ AudioTester ソフトウェアパッケージには、低周波ジェネレーターが含まれています。オーディオカードドライバー自体を制御しようとするため、永続的なオーディオミュートが発生する可能性があるため、使用はお勧めしません。これを使用する場合は、復元ポイントまたは OS のバックアップに注意してください。ただし、「追加素材」から通常のジェネレーターをダウンロードした方が良いでしょう。

Avangard 仮想オシロスコープ用のもう 1 つの興味深いプログラムは、同胞の O.L. によって書かれました。

このプログラムには通常の測定グリッドがなく、スクリーンショットを撮るには画面が大きすぎますが、振幅電圧計と周波数計が内蔵されており、上記の欠点を部分的に補います。

一つには、信号レベルが低い場合、電圧計と周波数計の両方が大きく傾き始めるためです。

ただし、1 目盛りあたりのボルトやミリ秒の図を認識することに慣れていない初心者のアマチュア無線家にとって、このオシロスコープは非常に適しているかもしれません。 Avangard オシロスコープのもう 1 つの便利な特性は、内蔵電圧計の 2 つの利用可能なスケールを独立して校正できることです。

そこで、AudioTester および Avangard プログラムに基づいて測定オシロスコープを構築する方法について説明します。もちろん、これらのプログラムに加えて、内蔵または別個の最も安価なオーディオカードも必要になります。

実際には、すべての作業は、広範囲の測定電圧をカバーする分圧器 (減衰器) を作成することになります。提案されたアダプタのもう 1 つの機能は、高電圧が入力に接触したときにオーディオカード入力を損傷から保護することです。

技術データと範囲。

オーディオカードの入力回路には絶縁コンデンサがあるため、オシロスコープは「クローズド入力」でのみ使用できます。つまり、信号の可変成分のみが画面上で観察されます。ただし、ある程度のスキルがあれば、AudioTester オシロスコープを使用して DC 成分のレベルを測定することもできます。これは、たとえば、マルチメータの読み取り時間により、大きな抵抗を介して充電されるコンデンサの電圧の振幅値を記録できない場合に役立ちます。

測定電圧の下限はノイズレベルとバックグラウンドレベルによって制限され、約 1 mV です。上限は分圧器のパラメータによってのみ制限され、数百ボルトに達する場合があります。

周波数範囲はオーディオカードの機能によって制限され、低価格のオーディオカードの場合は 0.1Hz ～ 20kHz (正弦波信号の場合) です。

もちろん、私たちはかなり原始的なデバイスについて話していますが、より高度なデバイスがない場合は、これで十分である可能性があります。

このデバイスは、特に仮想低周波発生器が追加されている場合、オーディオ機器の修理に役立つか、教育目的で使用できます。さらに、仮想オシロスコープを使用すると、資料を説明したり、インターネットに投稿したりするための図を簡単に保存できます。

オシロスコープのハードウェアの電気図。

この図は、オシロスコープのハードウェア部分「アダプター」を示しています。

2 チャンネルオシロスコープを構築するには、この回路を複製する必要があります。 2 番目のチャネルは、2 つの信号を比較したり、外部同期を接続したりするのに役立ちます。後者は AudioTester で提供されます。

抵抗 R1、R2、R3、Rin。 – 分圧器 (減衰器)。

抵抗 R2 と R3 の値は、使用する仮想オシロスコープ、より正確には使用するスケールによって異なります。ただし、「AudioTester」は分割価格が1、2、5の倍数であるのに対し、「Avangard」は電圧計が内蔵されており、2つのスケールが1:20の比率で接続されているだけなので、アダプターを使用します。上記に従って回路を組み立てれば、どちらの場合でも不都合は生じません。

減衰器の入力インピーダンスは約 1 MΩ です。良い意味で、この値は一定である必要がありますが、分周器の設計は非常に複雑になります。

コンデンサ C1、C2、および C3 は、アダプタの振幅周波数応答を等化します。

ツェナーダイオード VD1 および VD2 は、抵抗 R1 とともに、スイッチが 1:1 の位置にあるときにアダプタ入力に偶発的に高電圧が入った場合に、オーディオカードのリニア入力を損傷から保護します。

私は、提示されたスキームが洗練されていないことに同意します。ただし、この回路ソリューションでは、わずかな無線コンポーネントのみを使用して、最も簡単な方法で広範囲の測定電圧を実現できます。古典的な方式に従って構築された減衰器では、高メガオームの抵抗器を使用する必要があり、レンジを切り替えるとその入力インピーダンスが大幅に変化するため、1MOhmの入力インピーダンス用に設計された標準のオシロスコープ・ケーブルの使用が制限されてしまいます。

「愚か者」からの保護。

オーディオカードのリニア入力を偶発的な高電圧から保護するために、ツェナーダイオード VD1 と VD2 が入力と並列に取り付けられています。

抵抗 R1 は、1:1 入力の電圧 1000 ボルトでツェナーダイオードの電流を 1 mA に制限します。

本当にオシロスコープを使用して最大 1000 ボルトの電圧を測定する場合は、抵抗器の違いが異なるため、抵抗器 R1 として MLT-2 (2 ワット) または 2 つの MLT-1 (1 ワット) 抵抗器を直列に取り付けることができます。電力だけでなく、最大許容電圧にも応じます。

コンデンサ C1 の最大許容電圧も 1000 ボルトでなければなりません。

上記について少し説明します。比較的小さな振幅の変動成分を調べたい場合がありますが、その変動成分には大きな一定成分が含まれています。このような場合、入力が閉じられたオシロスコープの画面では、交流電圧成分しか表示されないことに留意する必要があります。

この図は、1000 ボルトの定常コンポーネントと 500 ボルトの可変コンポーネントの振幅により、入力に印加される最大電圧が 1500 ボルトになることを示しています。ただし、オシロスコープの画面には振幅 500 ボルトの正弦波しか表示されません。

ライン出力の出力インピーダンスを測定するにはどうすればよいですか?

この段落はスキップしても構いません。細かいディテールを愛する人向けに設計されています。

電話機 (ヘッドフォン) を接続するために設計されたライン出力の出力インピーダンス (出力インピーダンス) は、次の段落で実行する測定の精度に重大な影響を与えるには低すぎます。

では、なぜ出力インピーダンスを測定するのでしょうか?

オシロスコープの校正には仮想低周波信号発生器を使用するため、その出力インピーダンスはサウンドカードのライン出力の出力インピーダンスと等しくなります。

出力インピーダンスが低いことを確認することで、入力インピーダンスを測定する際の重大な誤差を防ぐことができます。ただし、最悪の状況でも、この誤差が 3 ～ 5% を超えることはほとんどありません。率直に言って、これは起こり得る測定誤差よりもさらに小さいです。しかし、エラーには「加速」する傾向があることが知られています。

オーディオ機器の修理や調整に発電機を使用する場合は、その内部抵抗も把握しておくことをお勧めします。これは、たとえば ESR (等価直列抵抗) や単にコンデンサのリアクタンスを測定する場合に役立ちます。

この測定のおかげで、オーディオカードの最低インピーダンス出力を特定することができました。

オーディオカードに出力ジャックが 1 つしかない場合は、すべて問題ありません。ライン出力とフォーン（ヘッドフォン）用出力の両方です。通常、そのインピーダンスは小さいため、測定する必要はありません。これらはラップトップで使用されるオーディオ出力です。

システム装置のフロントパネルに 6 個ものソケットがあり、さらにいくつかのソケットがあり、各ソケットに特定の機能を割り当てることができる場合、ソケットの出力インピーダンスは大きく異なる可能性があります。

通常、最も低いインピーダンスは薄緑色のジャックに対応し、デフォルトではライン出力になります。

「電話」および「ライン出力」モードに設定されたいくつかの異なるオーディオカード出力のインピーダンスを測定する例。

式からわかるように、測定された電圧の絶対値は重要ではないため、これらの測定はオシロスコープを校正するずっと前に行うことができます。

計算例。

U1 = 6 ディビジョン。

U2 = 7 ディビジョン。

Rx = 30(7 – 6) / 6 = 5（オーム）。

リニア入力の入力インピーダンスを測定するにはどうすればよいですか?

オーディオカードのリニア入力のアッテネータを計算するには、リニア入力の入力インピーダンスを知る必要があります。残念ながら、従来のマルチメータを使用して入力抵抗を測定することは不可能です。これは、オーディオカードの入力回路に絶縁コンデンサが存在するためです。

オーディオカードが異なれば、入力インピーダンスは大きく異なる場合があります。したがって、この測定は引き続き実行する必要があります。

交流を使用してオーディオカードの入力インピーダンスを測定するには、周波数 50 Hz の正弦波信号をバラスト (追加) 抵抗を介して入力に適用し、指定された式を使用して抵抗を計算する必要があります。

正弦波信号はソフトウェア低周波発生器で生成できます。そのリンクは「追加資料」にあります。振幅値はソフトウェアオシロスコープを使用して測定することもできます。

写真は接続図を示しています。

電圧 U1 と U2 は、SA スイッチの対応する位置で仮想オシロスコープを使用して測定する必要があります。絶対電圧値を知る必要がないため、デバイスが校正されるまで計算は有効です。

計算例。

Rx = 50 * 100 / (540 – 100) ≈ 11.4(キロオーム)。

以下は、さまざまなライン入力のインピーダンス測定の結果です。

ご覧のとおり、入力抵抗は大幅に異なり、場合によってはほぼ 1 桁異なります。

分圧器（減衰器）の計算方法は？

オーディオカード入力電圧の無制限の最大振幅は、最大録音レベルで約 250 mV です。分圧器、または減衰器とも呼ばれるため、オシロスコープの測定電圧範囲を拡張できます。

減衰器は、分割係数と必要な入力抵抗に応じて、さまざまな回路を使用して構築できます。

これは、入力抵抗を 10 の倍数にすることができる分圧器オプションの 1 つです。追加の抵抗 Rext のおかげで。分圧器の下側アームの抵抗を、たとえば 100 kOhm などの丸い値に調整できます。この回路の欠点は、オシロスコープの感度がオーディオカードの入力インピーダンスに大きく依存することです。

したがって、入力インピーダンスが 10 kΩ の場合、分圧器の分圧比は 10 倍になります。分圧器の上アームの抵抗を減らすことはお勧めできません。抵抗はデバイスの入力抵抗を決定し、高電圧からデバイスを保護する主要な要素だからです。

したがって、オーディオカードの入力インピーダンスに基づいて分周器を自分で計算することをお勧めします。

画像にエラーはありません。スケールが 1:1 の場合、分圧器はすでに入力電圧の分圧を開始しています。もちろん、計算はディバイダーアームの実際の比率に基づいて行う必要があります。

私の意見では、これは最も単純であると同時に、最も汎用的な除算回路です。

除数の計算例。

初期値。

R1 – 1007 kOhm (1 mOhm の抵抗器の測定結果)。

リンちゃん。 – 50 kOhm (システムユニットのフロントパネルにある 2 つの入力のうち、より高いインピーダンスの入力を選択しました)。

スイッチ位置 1:20 での分周器の計算。

まず、式 (1) を使用して、抵抗 R1 と Rin によって決定される分周器の分周係数を計算します。

(1007 + 50)/ 50 = 21,14 （一度）

これは、スイッチ位置 1:20 での合計分周比は次のようになることを意味します。

21,14*20 = 422,8 （一度）

分圧器の抵抗値を計算します。

1007*50 /(50*422,8 –50 –1007) ≈ 2,507 (キロオーム)

スイッチ位置 1:100 での分周器の計算。

スイッチ位置での全体の分周比を 1:100 に決定します。

21,14*100 = 2114 （一度）

分圧器の抵抗値を計算します。

1007*50 / (50*2114 –50 –1007) ≈ 0,481 (キロオーム)

計算を簡単にするには、次のリンクを参照してください。

Avangard オシロスコープのみを 1:1 および 1:20 レンジでのみ使用する場合、Avangard は使用可能な 2 つのレンジのそれぞれで個別に校正できるため、抵抗選択の精度が低くなる可能性があります。それ以外の場合はすべて、最大の精度で抵抗を選択する必要があります。これを行う方法は次の段落で説明します。

テスターの精度に疑問がある場合は、抵抗計の読み取り値を比較することで、抵抗を最大の精度で調整できます。

これを行うために、永久抵抗器 R2 の代わりに、調整抵抗器 R* が一時的に取り付けられます。トリミング抵抗の抵抗値は、対応する分周範囲内で誤差が最小となるように選択されます。

次に、トリミング抵抗の抵抗が測定され、定抵抗はオーム計で測定された抵抗にすでに調整されています。両方の抵抗器は同じデバイスで測定されるため、抵抗計の誤差は測定精度に影響しません。

これらは、古典的な約数を計算するためのいくつかの公式です。デバイスの高い入力インピーダンス (ミリオーム/V) が必要だが、追加の分周ヘッドを使用したくない場合は、従来の分周器が役立ちます。

分圧抵抗を選択または調整するにはどうすればよいですか?

アマチュア無線家は高精度の抵抗器を見つけるのに苦労することが多いため、一般的な抵抗器を幅広い用途に合わせて高精度に調整する方法について説明します。

高精度の抵抗器は通常の抵抗器の数倍の価格しかありませんが、ラジオ市場では 100 個で販売されているため、購入することはあまりお勧めできません。

トリム抵抗を使用する。

ご覧のとおり、分圧器の各アームは 2 つの抵抗器 (定数抵抗器とトリマー抵抗器) で構成されています。

デメリット：面倒。精度は、測定機器の利用可能な精度によってのみ制限されます。

抵抗器の選択。

もう 1 つの方法は、抵抗のペアを選択することです。精度は、大きな広がりを持つ 2 組の抵抗器から抵抗器のペアを選択することによって保証されます。まず、すべての抵抗が測定され、抵抗の合計が回路に最もよく一致するペアが選択されます。

このようにして、伝説的な TL-4 テスターの分圧抵抗が工業規模で調整されました。

この方法の欠点は、労働集約的であり、多数の抵抗器が必要なことです。

抵抗器のリストが長いほど、選択の精度が高くなります。

サンドペーパーを使って抵抗を調整します。

産業界でも、抵抗膜の一部を除去して抵抗を調整することを躊躇しません。

ただし、高抵抗の抵抗を調整する場合、抵抗膜を切断することはできません。高抵抗の MLT フィルム抵抗器では、フィルムが円筒面にスパイラル状に塗布されます。このような抵抗器は、回路を破壊しないように非常に慎重にやすりをかける必要があります。

アマチュア条件での抵抗器の正確な調整は、最も細かいサンドペーパー「ヌルサンドペーパー」を使用して行うことができます。

まず、メスを使用して、明らかに抵抗値が低い MLT 抵抗器から塗料の保護層を慎重に除去します。

次に、抵抗器はマルチメータに接続される「端」にはんだ付けされます。「ゼロ」の皮膚を注意深く動かすことによって、抵抗器の抵抗が正常になります。抵抗器を調整すると、切断領域が保護ワニスまたは接着剤の層で覆われます。

「ゼロ」肌とは何かが書かれています。

私の意見では、これが最も早くて簡単な方法ですが、それでも非常に良い結果が得られます。

構造と詳細。

アダプター回路の各要素は、直方体状のジュラルミン製ハウジングに収められています。

アッテネータの分割係数はトグルスイッチの中間位置で切り替えます。

標準の CP-50 コネクタが入力ジャックとして使用され、標準のケーブルとプローブの使用が可能になります。代わりに、通常の 3.5mm オーディオジャックを使用できます。

出力コネクタ: 標準 3.5 mm オーディオジャック。このアダプターは、端に 2 つの 3.5 mm ジャックが付いたケーブルを使用してオーディオカードのリニア入力に接続します。

組み立てはヒンジ取り付け方式で行いました。

オシロスコープを使用するには、端にプローブが付いたケーブルも必要です。

アマチュア無線家にとって、オシロスコープのような重要な測定器のない自分の研究室を想像することは困難です。そして実際、回路内で作用する信号を分析および測定できる特別なツールがなければ、ほとんどの最新の電子デバイスを修理することは不可能です。

一方で、これらのデバイスのコストは平均的な消費者の予算能力を超えることが多く、消費者は代替オプションを探すか、オシロスコープを自作する必要があります。

問題を解決するためのオプション

次の場合には、高価な電子製品の購入を避けることができます。

これらの目的には、PC またはラップトップの内蔵サウンドカード (SC) を使用します。
USBオシロスコープを自分の手で作る;
通常のタブレットを改良したもの。

自分の手でオシロスコープを作成できる上記の各オプションは、常に適用できるわけではありません。自己組み立てアタッチメントおよびモジュールを完全に操作するには、次の前提条件を満たす必要があります。

測定された信号に対する特定の制限（たとえば、周波数による）の許容性。
複雑な電子回路の取り扱い経験。
タブレットの改造の可能性。

したがって、特にサウンドカードのオシロスコープでは、動作範囲 (20 Hz ～ 20 kHz) 以外の周波数で振動プロセスを測定することはできません。また、PC 用の USB セットトップボックスを作成するには、(通常のタブレットに接続する場合など) 複雑な電子デバイスの組み立てと構成に関するある程度の経験が必要です。

注記！最も単純なアプローチを使用してラップトップまたはタブレットからオシロスコープを作成できるオプションは、内蔵サーキットブレーカーの使用を含む最初のケースになります。

上記の各メソッドが実際にどのように実装されるかを見てみましょう。

POの使用

画像を取得するこの方法を実装するには、誰もがアクセスできる少数の電子コンポーネントのみで構成される小型の添付ファイルを作成する必要があります。その図は下の図にあります。

このような電子チェーンの主な目的は、調査中の外部信号が、「独自の」アナログ - デジタルコンバーター (ADC) を備えた内蔵サウンドカードの入力に安全に入力されることを保証することです。使用されている半導体ダイオードは、信号振幅が2ボルト以下のレベルに制限されることを保証し、直列接続された抵抗で構成される分圧器により、大きな振幅値の電圧を入力に供給できます。

嵌合端に 3.5 mm プラグが付いたワイヤは、出力側の抵抗とダイオードを備えた基板にはんだ付けされ、「リニア入力」と呼ばれるサーキットブレーカーソケットに挿入されます。入力端子には調査対象の信号が供給されます。

重要！非常に低い測定レベルで信号の歪みを最小限に抑えるために、接続コードの長さはできるだけ短くする必要があります。このようなコネクタとしては、銅編組（スクリーン）の 2 芯線を使用することを推奨します。

このようなリミッターによって通過される周波数は低周波数範囲にありますが、この予防策は伝送品質の向上に役立ちます。

オシログラム取得プログラム

測定を開始する前に、技術的な機器に加えて、適切なソフトウェアを準備する必要があります。これは、オシログラムイメージを取得するために特別に設計されたユーティリティの 1 つを PC にインストールする必要があることを意味します。

したがって、わずか 1 時間かそれ以上で、固定 PC (ラップトップ) を使用して電気信号を研究および分析するための条件を作成することが可能です。

タブレットの完成

内蔵マップの使用

通常のタブレットをオシログラムの記録に適合させるには、前述のオーディオインターフェイスに接続する方法を使用できます。この場合、タブレットにはマイク用の個別のリニア入力がないため、特定の問題が発生する可能性があります。

この問題は次のように解決できます。

電話機からヘッドセットを取り出す必要があります。これにはマイクが内蔵されている必要があります。
次に、接続に使用されるタブレットの入力端子の配線 (ピン配置) を明確にし、ヘッドセットプラグの対応する接点と比較する必要があります。
それらが一致する場合は、前述したダイオードと抵抗器の取り付けを使用して、マイクの代わりに信号源を安全に接続できます。
最後に残っているのは、マイク入力の信号を分析し、そのグラフを画面に表示できる特別なプログラムをタブレットにインストールすることだけです。

コンピュータに接続するこの方法の利点は、実装が簡単でコストが低いことです。欠点としては、測定される周波数の範囲が狭いこと、タブレットの安全性が 100% 保証されていないことが挙げられます。

これらの欠点は、Bluetooth モジュールまたは Wi-Fi チャネル経由で接続された特別な電子セットトップボックスを使用することで克服できます。

Bluetoothモジュール用自作アタッチメント

Bluetooth による接続は、ADC マイクロコントローラーを内蔵したセットトップボックスである別のガジェットを使用して実行されます。独立した情報処理チャネルを使用することにより、送信周波数の帯域幅を 1 MHz まで拡張することができます。この場合、入力信号値は 10 ボルトに達する可能性があります。

追加情報。このような自作アタッチメントの動作範囲は10メートルに達することがあります。

ただし、誰もがこのようなコンバータ装置を自宅で組み立てることができるわけではないため、ユーザーの範囲が大幅に制限されます。セットトップボックスを自分で製造する準備ができていない人のために、2010 年から無料販売されている完成品を購入するオプションがあります。

上記の特性は、それほど複雑ではない低周波機器を修理する家庭整備士に適している可能性があります。より労力のかかる修理作業の場合は、最大 100 MHz の帯域幅を備えた専門のコンバータが必要になる場合があります。この場合のデータ交換プロトコルの速度は Bluetooth よりも比較にならないほど高速であるため、これらの機能は Wi-Fi チャネルによって提供できます。

Wi-Fi経由でデータ送信できるセットトップオシロスコープ

このプロトコルを使用してデジタルデータを送信するオプションにより、測定デバイスのスループットが大幅に拡張されます。この原理に基づいて動作し、自由に販売されるセットトップボックスは、その特性において古典的なオシロスコープのいくつかの例に劣りません。ただし、そのコストも、平均的な収入のユーザーにとって許容できるものとは程遠いものです。

結論として、上記の制限を考慮すると、Wi-Fi 接続オプションも限られた数のユーザーにのみ適していることがわかります。この方法を放棄することにした場合は、USB 入力に接続して同じ特性を提供するデジタルオシロスコープを組み立ててみることをお勧めします。

このオプションも実装が非常に難しいため、自分の能力に完全に自信がない人は、市販されている既製の USB セットトップボックスを購入する方が賢明です。