PCオシロスコープ

部品と材料

• サウンドカードを搭載し、Windows3.1以降を実行しているIBM互換のパーソナルコンピュータ
• インターネットから無料でダウンロードできるWinscopeソフトウェア
• 電子「キーボード」（音楽）
• キーボード用の「モノラル」（ステレオではない）ヘッドフォンタイプのプラグ
• コンピュータサウンドカードのマイク入力用の「モノラル」（ステレオではない）ヘッドフォンタイプのプラグ
• 10kΩポテンショメータ

私が使用したWinscopeプログラムは、コンスタンティンゼルドビッチ博士によって、個人的および学術的に無料で使用するために作成されました。サウンドカードのマイク入力によって解釈されたAC電圧信号に応答して、コンピューター画面に波形をプロットします。 Oscope と呼ばれる同様のプログラム は、Linuxオペレーティングシステム用に作成されています。どちらのソフトウェアにもアクセスできない場合は、MicrosoftWindowsのほとんどのバージョンに付属している「サウンドレコーダー」ユーティリティを使用して大まかな波形を表示できます。

相互参照

電気回路の教訓 、第2巻、第7章：「混合周波数AC信号」

電気回路の教訓 、第2巻、第12章：「ACメータリング回路」

学習目標

• コンピュータプログラムを使用してオシロスコープとして機能させるには
• オシロスコープの基本的な機能を表示するには

回路図

イラスト

手順

オシロスコープは、電子工学の学生や専門家にとって不可欠なテスト機器です。本格的な電子機器ラボは、1つ（または2つ！）なしではいけません。残念ながら、市販のオシロスコープは高価になる傾向があり、トラブルシューティングのために別のオシロスコープなしで独自のオシロスコープを設計および構築することはほとんど不可能です。ただし、パーソナルコンピュータのサウンドカードは、数百ヘルツから数千ヘルツの範囲の低電圧AC信号を適切な解像度で「デジタル化」することができ、これらの信号をオシロスコープ形式で表示するための無料のソフトウェアを利用できます。コンピューターの画面。ほとんどの人はパソコンを持っているか、オシロスコープよりも安価に入手できるので、これは予算内で実験者にとって実行可能な代替手段になります。

注意点：サウンドカードのマイク入力に過度の電圧の信号が接続されていると、コンピュータに重大なハードウェアの損傷を与える可能性があります！ 鍵盤によって生成されるAC電圧は低すぎて、サウンドカードを介してコンピューターに損傷を与えることはできませんが、他の電圧源はコンピューターの健康に害を及ぼす可能性があります。この「オシロスコープ」は自己責任で使用してください！

前の実験で説明したキーボードとプラグの配置を使用して、キーボード出力を10kΩポテンショメータの外部端子に接続します。サウンドカードのマイク入力プラグの接続ポイントに2本のワイヤーをはんだ付けして、「オシロスコープ」の「テストリード」のセットを作成します。これらのテストリードをポテンショメータに接続します：中央の端子（ワイパー）といずれかの外側の端子の間。

Winscopeプログラムを起動し、左上隅にある「矢印」アイコンをクリックします（テーププレーヤーとCDプレーヤーのコントロールボタンに表示される「再生」矢印のように見えます）。鍵盤のキーを押すと、画面に何らかの波形が表示されます。最良の正弦波形状を得るには、音楽キーボードで「パンフルート」またはその他のフルートのような声を選択します。コンピュータが方形波のような波形を表示する場合は、低振幅信号用にポテンショメータを調整する必要があります。サウンドカードの振幅制限を超えると、ほとんどすべての波形が方形波のように「クリップ」されます。

鍵盤でさまざまな楽器の「声」をテストし、さまざまな波形に注意してください。パンフルートの声と比較して、いくつかの波形がどれほど複雑であるかに注意してください。 Winscopeウィンドウのさまざまなコントロールを試して、波形の外観がどのように変化するかに注目してください。

テスト機器として、この「オシロスコープ」はかなり貧弱です。周波数精度は驚くほど良好ですが、電圧を正確に測定する機能はほとんどありません。 とても 表示できる電圧と周波数の範囲が制限されており、低音域と中音域のオーディオトーンの分析に委ねられています。おそらく周波数応答が限られているために、「オシロスコープ」で良好な方形波を表示することにほとんど成功していません。

また、サウンドカードのマイク入力回路にある結合コンデンサは、DC電圧の測定を妨げます。これは、通常のオシロスコープの「AC結合」機能が「オン」になっているようです。これらの欠点にもかかわらず、これはデモンストレーションツールとして、また電子機器の初心者向けの波形分析の最初の調査に役立ちます。

興味のある人のために、サウンドカードの性能をはるかに超える性能を持つパーソナルコンピュータ用に製造されたプロ品質のオシロスコープアダプタデバイスがいくつかあり、それらは通常、完全なスタンドアロンオシロスコープよりも低コストで販売されています（約400ドル、 2002年）。

Radio Shackは、Velleman製のカタログ番号910-3914を販売しています。コンピュータを表示媒体として機能させることには多くの利点がありますが、その中でも特に、波形画像をデジタルファイルとして簡単に保存できることがあります。