[發明專利]變頻正弦交流特性演示器

有效

• 申請號: 201210275850.3
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN102842257A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 唐豐;唐智川
• 申請（專利權）人: 湖州文思必得科教儀器有限公司
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 胡根良

技術領域

本發明涉及一種教具，具體地說是一種用于演示正弦波變頻交流電路特性的演示器。

背景技術

在課堂上要讓學生們快速牢記一些知識點，教師會選擇各種教具輔助教學。如在上電學基礎時，就會用到交流電路特性演示器。但是該產品在90年代在配備目錄中列入以后，將近20年過去了，這個產品一直非常混亂。該類產品基本有兩類：一類是表現交流電路中電感電容相位差的，另一類是表現交流電路中的感抗和容抗的。現有技術中的交流電路特性演示器是通過直流電經過換向器制作出方波模擬交流電，這樣帶來的缺點是和實際交流電的區別比較大。實際上和實際使用的交流電有很大的區別，不利于學生學習電學知識。而如果要做變頻正弦交流電，則比較困難，變頻電源是用來測量儀器設備對電源頻率的適應性的，就是超低頻可調正弦波電源。可調超低頻交流電源的電路的組成其實只是一個可調正弦波信號源，加一個功率放大器。顯然，功率放大器需要定壓輸出。但是定壓輸出的功率放大器并非尖端技術，而是在普遍應用的，例如定壓音頻功率放大器中，只需加深度負反饋。如果不計成本，不是做不出來。但是需要考慮的是有沒有這個必要了。畢竟作為普及使用的教具，成本也是需要考慮的一個問題。對此我們深入研究，研制一種能兼顧制作成本和教學效果的教具，填補這項空白技術。

發明內容：

本發明專利的目的就是彌補現有技術的不足，提供了一種用于演示正弦波變頻交流電路特性的演示器，能直觀表現出交流電的特性，提高演示精度，同時也盡可能降低生產成本。

為達到所述目的，本發明變頻正弦交流特性演示器，電源部分、指示部分和演示部分，所述電源部分由依次連接的三角波發生器、正弦波形成電路、正弦功率放大電路組成，指示部分包括二位數字頻率表，頻率測試信號來自比較放大器的方波信號，還包括外接端口，所述外接端口連接示波器，所述演示部分包括并聯的負載電路電阻、電感、電容支路，每個支路中設有可拆卸式電子元件并分別串聯1只小燈泡。

優選的，所述三角波發生器全部是由分列器件組成，三極管V1、三極管V2組成比較放大器，產生方波信號，三極管V4、三極管V5、三極管V6、三極管V7、三極管V8、電容C、限流電阻R、頻率調節電位器RP1組成積分電路，產生三角波信號，比較器與積分器首尾相連，形成閉環電路，構成穩定的三角波振蕩器，在形成反饋電路中，為了對積分電容C的充放電影響盡可能小，在電路中采用場效應管V9作為源極跟隨器，以提高充放電電容C端的輸入阻抗，減小三角波輸出端的阻抗，三角波輸出端和三極管V2組成的比較放大電路的輸入端基極相連接。

優選的，所述正弦波形成電路包括將源極跟隨器輸出的三角波信號，通過調節RP2電位器，使三角波的正峰值和三角波的負峰值在二極管截止與導通的拐點區域，送至運算放大器作進一步的修邊整形后，輸出完美的正弦波形送至功率放大器的輸入端。

優選的，所述正弦功率放大電路采用美國德州儀器公司生產的TDA3001D1,20W單聲道音頻功率放大器，由運放輸出的正弦波信號送入功放集成電路2腳同相輸入端，功放的BTL輸出10Vp_p電壓，供負載電路。

優選的，所述正弦波信號發生器，頻率范圍1Hz～60Hz。這個頻率范圍已經足夠演示交流電的特征。

優選的，所述二位數字頻率表顯示，分辨率為1Hz。這樣能敏感顯示交流電的頻率變化。

優選的，所述電源部分、指示部分和演示部分均安裝在底座上，所述底座內設有抽屜，負載電路中的可拆卸式電子元件的替換件放在抽屜內。這樣的結構便于使用同一個設備演示不同類型的試驗。

本發明通過改變變頻電源的頻率，可觀察R、L、C支路中串聯的燈泡亮、暗變化情況，同時能從示波器中檢測到完美的正弦波形。能更直觀地給學生演示、解釋正弦波交流電的特點。

附圖說明：

圖1為本發明變頻正弦交流特性演示器的結構示意圖。

圖2為本發明變頻正弦交流特性演示器的三角波發生器和正弦波形成電路的電路圖。

圖3為本發明變頻正弦交流特性演示器的正弦功率放大電路圖。

其中圖2連接功率放大電路的電路和圖3左側連接電路連接在一起的。

具體實施方式：