[实用新型]变频正弦交流特性演示器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教具，具体地说是一种用于演示正弦波变频交流电路特性的演示器。 

背景技术

在课堂上要让学生们快速牢记一些知识点，教师会选择各种教具辅助教学。如在上电学基础时，就会用到交流电路特性演示器。但是该产品在90年代在配备目录中列入以后，将近20年过去了，这个产品一直非常混乱。该类产品基本有两类：一类是表现交流电路中电感电容相位差的，另一类是表现交流电路中的感抗和容抗的。现有技术中的交流电路特性演示器是通过直流电经过换向器制作出方波模拟交流电，这样带来的缺点是和实际交流电的区别比较大。实际上和实际使用的交流电有很大的区别，不利于学生学习电学知识。而如果要做变频正弦交流电，则比较困难，变频电源是用来测量仪器设备对电源频率的适应性的，就是超低频可调正弦波电源。可调超低频交流电源的电路的组成其实只是一个可调正弦波信号源，加一个功率放大器。显然，功率放大器需要定压输出。但是定压输出的功率放大器并非尖端技术，而是在普遍应用的，例如定压音频功率放大器中，只需加深度负反馈。如果不计成本，不是做不出来。但是需要考虑的是有没有这个必要了。毕竟作为普及使用的教具，成本也是需要考虑的一个问题。对此我们深入研究，研制一种能兼顾制作成本和教学效果的教具，填补这项空白技术。 

实用新型内容：

本实用新型专利的目的就是弥补现有技术的不足，提供了一种用于演示正弦波变频交流电路特性的演示器，能直观表现出交流电的特性，提高演示精度，同时也尽可能降低生产成本。 

为达到所述目的，本实用新型变频正弦交流特性演示器，由电源部分、指示部分和演示部分组成，所述电源部分由依次连接的三角波发生器、正弦波形成电路、正弦功率放大电路组成，指示部分包括二位数字频率表，频率测试信号来自比较放大器的方波信号，还包括外接端口，所述外接端口连接示波器，所述演示部分包括并联的负载电路电阻、电感、电容支路，每个支路中设有可拆卸式电子元件并分别串联1只小灯泡。 

优选的，所述三角波发生器全部是由分列器件组成，三极管V1、三极管V2组成比较放大器，产生方波信号，三极管V4、三极管V5、三极管V6、三极管V7、三极管V8、电容C、限流电阻R、频率调节电位器RPl组成积分电路，产生三角波信号，比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，构成稳定的三角波振荡器，在形成反馈电路中，为了对积分电容C的充放电影响尽可能小，在电路中采用场效应管V9作为源极跟随器，以提高充放电电容C端的输入阻抗，减小三角波输出端的阻抗，三角波输出端和三极管V2组成的比较放大电路的输入端基极相连接。 

优选的，所述正弦波形成电路包括将源极跟随器输出的三角波信号，通过调节RP2电位器，使三角波的正峰值和三角波的负峰值在二极管截止与导通的拐点区域，送至运算放大器作进一步的修边整形后，输出完美的正弦波形送至功率放大器的输入端。 

优选的，所述正弦功率放大电路采用美国德州仪器公司生产的TDA3001D1，20W单声道音频功率放大器，由运放输出的正弦波信号送入功放集成电路2脚同相输入端，功放的BTL输出10Vp_p电压，供负载电路。 

优选的，所述电源部分、指示部分和演示部分均安装在底座上，所述底座内设有抽屉，负载电路中的可拆卸式电子元件的替换件放在抽屉内。这样的结构便于使用同一个设备演示不同类型的试验。 

本实用新型通过改变变频电源的频率，可观察R、L、C支路中串联的灯泡亮、暗变化情况，同时能从示波器中检测到完美的正弦波形。能更直观地给学生演示、解释正弦波交流电的特点。 

附图说明：

图1为本实用新型变频正弦交流特性演示器的结构示意图。 

图2为本实用新型变频正弦交流特性演示器的三角波发生器和正弦波形成电路的电路图。 

图3为本实用新型变频正弦交流特性演示器的正弦功率放大电路图。 

其中图2连接功率放大电路的电路和图3左侧连接电路连接在一起的。 

具体实施方式：