我們在電子技術的學習和實驗中常常使用到萬用表、信號發生器、示波器等設備。萬用表可以對電子元器件進行檢測，也可以測量電路的電壓、電流等參數。示波器可在電路實驗或電器維修時，觀察電路節點的信號波形，以判斷前、后級電路是否正常工作。

在學習模擬電子技術時，信號發生器和示波器還可以幫助我們感性地認識放大器、濾波器、振蕩器等電路的特性。不過這兩臺設備價格比較貴，在初學階段或許不一定非要配置。本文將介紹一種利用幾個簡單的元器件加一臺普通計算機構成的PC信號源和PC示波器，成本不到10 元，雖然測量的精度有限，但是對于初學階段觀察使用已經足夠了。

外觀及使用

如圖1、圖2 所示分別為PC 信號源和PC 示波器的外觀。PC信號源很簡單，它由立體聲插頭、導線、魚夾組成。立體聲插頭插到計算機的耳機插座，在計算機上運行一個PC 信號源軟件，就可以在魚夾上輸出頻率、幅度可調的正弦波、方波等函數信號。

圖2 是PC 示波器，它的魚夾連接到被測電路的某一節點上，該節點的信號經過保護電路后，由立體聲插頭送入計算機的麥克風插座，在計算機上運行一個PC 示波器軟件，就可以顯示信號的波形了。

圖1 PC 信號源

圖2 PC 示波器

電路原理圖

PC 信號源不涉及電路，如圖3 所示，它直接把計算機聲卡的輸出信號引出而已。而PC 示波器與之不同，它把外界的信號輸入計算機，為了保護計算機的聲卡，所以添加了一個簡單的保護電路，如圖4 所示。被測電路某節點的信號被魚夾引到保護電路里（ 黃色底紋內），保護電路可以限制輸入計算機的信號幅度不超過1.4V。

圖3 PC 信號源連線圖

圖4 PC 示波器電路及連線圖

圖5 PC 信號源的制作

制作過程

制作PC 信號源時，可以直接用一根帶線的立體聲插頭（ 圖5），它有3 根導線R、L、地線，分別把絕緣皮剝去，然后用3 個魚夾與這3 根導線連接即完成制作。

之后下載PC 信號源軟件，在計算機上運行，就會打開一個圖6 所示的界面。界面很直觀，有三個控制參數：峰值、頻率、函數選擇。“峰值”和“頻率”分別設置的是輸出信號的幅度和頻率，可通過各自下方的滑塊進行設定。“函數選擇”設定的是輸出信號的波形，有標準正弦波等多種函數表達式供選擇。以上參數設置好后，把PC 信號源插到計算機的耳機輸出插座上，單擊PC 信號源程序的“開始”按鈕，就可以從PC 信號源的魚夾上輸出信號波形了。

制作PC 示波器時，需要一些元器件和一塊面包板。可按照資源入口里的視頻演示，把元器件逐個插到面包板上作為保護電路，之后連接上立體聲插頭線以及魚夾，即完成PC示波器的制作。使用PC 示波器時，把魚夾與電路的被測節點相連，把立體聲插頭插入計算機的麥克風插座，然后運行PC 示波器軟件，打開圖7 所示的程序，這個程序可以接收從麥克風插座進來的信號并顯示。

可按照圖7 中的說明，適當地設置PC 示波器程序中的設備、線路等幾個參數。當有信號通過麥克風插座進入計算機時，單擊PC 示波器程序的“啟動”按鈕，就會在波形顯示區看到波形信號。

圖6 PC 信號源程序

圖7 PC 示波器程序

圖8 PC 示波器的保護電路（ 一個通道）

圖9 簡易示波器觀察信號發生器的信號

原理分析

在PC 示波器的保護電路中，由于兩個通道電路是相同的，所以我們拿一個出來分析一下其工作原理。如圖8 所示，信號由魚夾引入到“輸入（ 通道1）”，首先經過電阻R1、R2 構成的分壓器。由于它們的阻值之比為10:1，所以到達二極管的時候信號的電壓已經變成了原來的1/11。比如輸入信號的電壓為10V，經過分壓器后變成了0.9V。

由于計算機聲卡的輸出電壓不宜超過2V，如果沒有分壓器，輸入信號的電壓也不能超過2V，這樣一來PC 示波器的使用范圍太小了。于是通過分壓器可以把較高的電壓成比例的降低，在計算機上顯示時再成比例的提高即可。

在保護電路的一個通道中還有4 個二極管，圖中的型號是1N4148，查其技術手冊知道其正向電壓VF 約為0.7V，于是二極管VD1 和VD2 串聯，可以形成1.4V 的正向電壓。由二極管的伏安特性，當VD1 和VD2 上的電壓超過1.4V 后，它們導通，于是在“麥克風輸入（R）”端，也就是保護電路的輸出端，電壓為0。亦或是電壓超過-1.4V 后，二極管VD5 和VD6導通，輸出端同樣電壓為0。可見，4 個二極管保證了“麥克風輸入（R）”端的電壓在-1.4~1.4V范圍內，從而保護了計算機的聲卡。

測試

完成了PC 示波器和PC 信號源后，可以把PC 信號源的輸出信號引入PC 示波器的輸入端，方法是按圖9 所示，把雙方的魚夾一一對應連接。然后同時運行PC 示波器和PC 信號源軟件，如果PC 示波器可以實時顯示PC 信號源的波形信號，說明制作成功，接下來就可以把它們使用在實際的電路學習與調試環境中了。

注意，以上介紹的PC 信號源和PC 示波器只是學習提供一個簡單的工具，其輸出、顯示并不非常精確，只供學習時定性觀察。

責任編輯：gt