导读：为了在对采样频率要求不高的情况下进行信号的生成和剖析，选用声卡替代价格贵重的数据收集卡进行采样和输出，运用虚拟仪器开发软件LabVIEW，别离规划和完成了依据声卡的虚拟信号发生器和虚拟示波器。信号发生器可以发生方波、三角波等常用波形和自定义波形，示波器具有波形显现、图画暂停和截取以及频谱剖析功用，所规划的虚拟仪器具有友爱的人机界面，只需两台核算机即可进行完好的自测验。
在电子与通讯职业以及实验测验中，信号发生器和示波器是运用最广泛的电子丈量仪器。传统仪器的技能和功用都现已比较老练，但存在体积较大、不易带着、功用固定、而且价格贵重等缺陷。虚拟仪器是核算机技能与仪器技能深层次结合发生的产品，代表了当时测验仪器的开展方向之一。虚拟仪器体系的必备组件包含功用强壮的编程东西、灵敏易用的数据收集硬件及个人电脑。在实践丈量中，需依据需求挑选相应的数据收集卡，但这些卡的价格均比较贵重，而相同具有A/D功用的声卡是一个十分优异的音频信号收集体系，具有16位量化精度，数据收集频率可到达44.1 kHz且已成为大多数核算机的规范装备，当所研讨信号的频率范围在音频范围内(20 Hz～20 kHz)时，运用声卡进行数据收集就是一个更好的挑选。
文中依据虚拟仪器的规划概念，运用便利廉价的核算机声卡别离规划和完成了虚拟信号发生器和虚拟示波器，特别适合于实验室环境下低频信号的发生与剖析。本文运用声卡进行A/D、D/A转化以及信号的收集和播映，运用LabVIEW软件规划了虚拟仪器的前面板并完成相关信号的运算、剖析和处理。所规划的虚拟信号发生器和示波器具有传统仪器的功用，比较于传统仪器，具有本钱低价、运用便利、扩展性强等长处。
1 虚拟仪器技能和声卡作业原理
1. 1 虚拟仪器的特色
虚拟仪器首先是由美国国家仪器公司于20世纪80年代中期提出来的，完成“软件即仪器”的概念。跟着核算机技能和大规模集成电路的飞速开展，虚拟仪器技能也得到了很大的开展。虚拟仪器的实质是将传统仪器硬件和核算机软件技能结合起来，以完成并扩展仪器的功用。核算机软件是虚拟仪器的中心，硬件仅仅为了处理信号的输入输出，虚拟仪器集成了仪器的一切收集、操控、数据剖析、成果输出和用户界面等功用，使传统仪器的部分硬件乃至整个仪器都被核算机软件替代。
虚拟仪器完成了仪器的智能化、模块化和多样化，体现出多功用、低本钱等操作长处。与传统仪器比较，虚拟仪器具有更广的运用领域，因而它成为仪器职业开展的一个重要方向，并遭到许多国家仪器职业的注重。
虚拟仪器开发渠道现在首要有两类：一类是依据传统言语的Turbo C，Microsoft公司的Visual Basic与Visual C++等，这类言语需求开发人员有较多的编程经历和较强的调试才能;另一类是专业图形化编程软件，如HP公司的VEE，NI公司的LabVIEW和LabWindows/CVI等。
1. 2 LabVIEW开发渠道
LabVIEW是一个很好的图形化开发环境，专为数据收集和仪器操控而规划，它将信号收集、丈量剖析和数据显现功用会集在同一个开放式的开发环境中。LabVIEW具有丰厚的库函数供用户调用，图形化的编程言语简略直观、开发速度快，在编写程序的一起可以主动生成图形化用户界面，可充分运用核算机强壮的核算和显现功用，被广泛运用与主动操控和测验领域中。
1. 3 声卡作业原理
声响的实质是一种波，表现为振幅、频率和相位等物理量的接连改变。声卡是核算机进行声响处理的适配器，它有3个根本功用：一是音乐组成发音功用;二是混音器(Mixer)功用和数字信号处理(DSP)功用;三是模仿声响信号的输入和输出功用。声卡是一个十分优异的音频信号收集体系，其数字信号处理包含模数变换器ADC(AnalogueDigitalConverter)和数模变换器DAC(Digital Analogue Converter)，ADC用于收集音频信号，DAC则用于重现这些数字声响。
声卡的技能目标包含采样频率、采样位数(量化精度)、声道数、复音数量、信噪比(SNR)和总谐波失真(THD)等，其间采样频率、采样位数是首要目标。现在的声卡一般选用PCI接口，具有16位采样精度，支撑双通道，最高采样频率达44.1kHz。
声卡已成为多媒体核算机的一个规范装备，因而依据声卡的虚拟仪器具有本钱低，兼容性好，通用性和灵敏性强的长处，驱动程序晋级便利，可以不受硬件约束，安装在多台核算机上，具有很好的可行性。
2 虚拟信号发生器规划
文中在LabVIEW开发渠道下规划并完成了双通道虚拟信号发生器，规划中首要运用了LabVIEW供给的声卡驱动函数，所规划的双通道虚拟信号发生器可以发生常用的根本波形，而且完成了频率显现，频率调理，幅值调理，直流偏置调理和频率扫描等功用。整个程序结构规划选用在LabVIEW状况机的基础上引进事情结构的办法，提高了程序的运转功率。
2.1 LabVIEW中有关声卡信号输出的首要函数
在虚拟信号发生器的规划中，用到了LabVIEW软件“声响输出”模块部分的函数，如图1所示。下面临规划过程中用到的首要函数及其功用作简略介绍：
1)“装备声响输出”函数。该函数的作用是装备一个生成数据的声响输出设备，初始化声卡的装备，包含采样频率，采样形式，声卡参数等。
2)“设置声响输出音量”函数。该函数用来设置声响输出设备的播映音量。
3)“写入声响输出”函数。该函数将准备好的数据写入声卡驱动程序进行播映输出。
4)“声响输出清零”函数。该函数使设备中止播映音频，清空缓存，将使命回来至默许的未装备的状况，并清空与使命相关的资源，将使命变为无效。
2.2 虚拟信号发生器的前面板规划
前面板为用户供给了友爱的操作界面，本文依据传统仪器的操作面板和本仪器所能完成的功用规划了虚拟信号发生器的前面板，如图2所示。前面板首要由四个部分组成，包含波形显现部分、公共参数设置部分、CH1通道和CH2通道设置部分。波形显现部分用于显现两个通道的输出波形，公共参数设置部分用于设置声卡的采样率、通道数、采样位数、缓冲区巨细和音量，CH1和CH2通道进行设置每个通道生成的波形参数，包含波形类型、频率、偏移量、起伏、方波占空比、噪声等，并可以运用公式输出自定义波形。
