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測試與量測 Share print

簡單電路實現示波器的藝術

2014年01月01日  | Lyle Williams

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不管螢幕保護裝置等電腦圖形程式有多麼生動,有一種類比圖形始終讓人印象深刻,那就是正交藝術(quadrature art)——使用一個示波器、一個變頻方波產生器和一個R-L-C諧振電路便能夠顯示圖形,為那些實驗室中的年輕人和非技術性人士增添樂趣。正交藝術最常見的顯示圖形是雙螺旋,那麼雙螺旋圖形看上去是什麼樣的呢?


圖1 R-L-C電路顯示
圖1 R-L-C電路顯示。


圖2 R-L-C電路產生雙螺旋顯示
圖2 R-L-C電路產生雙螺旋顯示。


方波頻率大約是R-L-C電路諧振頻率的十分之一。當方波產生器的頻率增加時,雙螺旋圖形會展開直至變為一個圓形。示波器受其水平和垂直輸入驅動,其中並未使用掃描電路。由於我們使用的是聲頻,所以一個便宜的示波器便已夠用了。


如果使用狀態變數濾波器來取代R-L-C電路,就可以得到一個更通用的顯示版本。如圖3所示,示波器的垂直板與帶通(bandpass,BP)輸出相連,其水平板與濾波器低通(lowpass,LP)輸出相連。圖4展示了狀態變數濾波器電路。圖5展示了此種設置方式產生的顯示結果。


圖3 使用狀態變數濾波器得到的雙螺旋顯示
圖3 使用狀態變數濾波器得到的雙螺旋顯示


圖4 狀態變數濾波器
圖4 狀態變數濾波器。


圖5 濾波器顯示圖形
圖5 濾波器顯示圖形


圖6所示,使用不同的輸入波形即可得到不同的顯示結果。例如,一個短脈衝可產生一個單螺旋圖形,一個三角波形輸入可產生一個環形顯示結果。使用濾波器高通(highpass,HP)輸入可產生不同類型的顯示結果。


圖6 使用狀態變數濾波器可生成的其它波形
圖6 使用狀態變數濾波器可生成的其它波形


參考文獻:

• Lancaster, Don. The Active-Filter Cookbook, pp. 219-222




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