屬于教學(xué)儀器演示領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

創(chuàng)新是民族之魂，青年學(xué)生是創(chuàng)新的力量。

國(guó)家的強(qiáng)盛在于人材，人材的培養(yǎng)在于教育。教育的重點(diǎn)青少年，少年強(qiáng)則國(guó)強(qiáng)，少年進(jìn)步則國(guó)進(jìn)步，要培養(yǎng)少年對(duì)科學(xué)的熱愛，提高教學(xué)質(zhì)量是關(guān)鍵，而實(shí)驗(yàn)儀器的精準(zhǔn)是提高教學(xué)的一個(gè)重要因素，實(shí)驗(yàn)儀器好，所做的實(shí)驗(yàn)更具說服力，從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)事物，了解自然現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生的思維，對(duì)提高教育水平起到重要作用。因此，教學(xué)中的各種實(shí)驗(yàn)儀器都在不斷的提升，但卻還存在著很多不足之處：一是實(shí)驗(yàn)儀器的種類不足，特別是針對(duì)低年級(jí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)儀器還不全面。二是教學(xué)儀器中寓教于樂的精神還不夠，三是現(xiàn)在多數(shù)教學(xué)儀器的成本太高，因而對(duì)一些偏遠(yuǎn)的村莊學(xué)校，還不能普及到很多普遍的教學(xué)儀器。

電學(xué)是物理學(xué)中最重要的一種門類，充滿神奇的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，能激發(fā)少年的興趣，同時(shí)對(duì)建立電學(xué)的基本概念有著重要的作用，如果能研制一種優(yōu)秀的試驗(yàn)電路，而這種試驗(yàn)電路即能將抽象的將電學(xué)部分概念與定律形象化，顯然對(duì)受教育者有有著積極的幫助。如果這種電路又能成為初學(xué)者的自制試驗(yàn)電路，無疑將對(duì)提升學(xué)生的素質(zhì)教育有著積極的意義。

但是要設(shè)計(jì)一種具有一種演示儀器的電路同時(shí)又能成為初學(xué)者的自制試驗(yàn)電路存在著難點(diǎn)，一是從演示效果上， 由于電學(xué)中的概念很多，是作那方面的演示，二是本儀擬定主要是針對(duì)電容、電感等與頻率有緊密聯(lián)系的元件作物理性質(zhì)的演示，而要作那幾方面的演示，才能將其物理性得到充分的展示，三是，特別重要的一點(diǎn)是，盡管一些線路能達(dá)到演示目的，但不能成為一種優(yōu)秀的自制實(shí)驗(yàn)電路，因?yàn)橐环N優(yōu)秀的自制實(shí)驗(yàn)電路還遷涉各單元實(shí)驗(yàn)主題宜于初學(xué)者，同時(shí)還遷涉初學(xué)者的趣味性，以及是否易安裝成功等等系列問題，所以這類優(yōu)秀線路還必須豐富、創(chuàng)新、發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了讓教學(xué)儀器普及到每所學(xué)校，豐富教學(xué)儀器的種類，本發(fā)明的措施是研制一種優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)制線路，其目的一是該線路具有對(duì)電容電感的物理特性的理解，元件結(jié)構(gòu)與與頻率的緊密的聯(lián)系，進(jìn)而理解容抗與感抗的意義，因而讓初學(xué)者打下基礎(chǔ)，可以成為一種在廣大學(xué)校普及的儀器。二是該儀器因具有光與聲的三種色彩的顯示，因此具有一定的趣味性，能培養(yǎng)起廣大青少年對(duì)科學(xué)的熱愛。三是成為一種優(yōu)秀的制作實(shí)驗(yàn)線路，該電路具有多種特點(diǎn)，因而有利于制著，對(duì)提高學(xué)生的基本素質(zhì)發(fā)揮作用。

所采用的措施是：

1、一種由三極管組成的試驗(yàn)電路由按鈕式電子開關(guān)、互補(bǔ)式脈沖單元、測(cè)試孔、一管式提升電路、階梯電壓系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、語音級(jí)共同組成。

其中：按鈕式電子開關(guān)由按鈕開關(guān)、N一管、N二管、N三管、N四管、N一管集電極電阻、N一管指示支路、N二管集電極電阻、N二管指示支路、交連電阻一、交連電阻二、N四管集電極電阻、N三管集電極電阻、鉗位二極管一、鉗位二極管二、觸發(fā)二極管、交連電阻三、轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換二極管一、轉(zhuǎn)換二極管二組成。

按鈕開關(guān)的一端接地線，另一端接兩個(gè)轉(zhuǎn)換二極管的負(fù)極，兩轉(zhuǎn)換二極管的正極分別接N三管與N四管的基極，N二管的集電極為按鈕式電子開關(guān)級(jí)的輸出，接N二管集電極電阻到電源，N二管指示支路接在按鈕式電子開關(guān)級(jí)的輸出與電源之間，N一管的集電極與N二管的基極之間接交連電阻一，N二管的集電極與N一管的基極之間接交連電阻二，N一管的集電極與電源之間也接了N一管指示支路與N一管集電極電阻，N三管與N四管的集電極與電源之間分別接一個(gè)集電極電阻，N一管的集電極與N四管的集電極之間接鉗位二極管一，N二管的集電極與N三管的集電極之間接鉗位二極管二，按鈕式電子開關(guān)級(jí)的輸出與N三管的基極之間接觸發(fā)二極管，N三管的集電極與N四管的基極之間接交連電阻三，N一管、N二管、N三管、N四管的發(fā)射極都接地線。

互補(bǔ)式脈沖單元由導(dǎo)向電阻、導(dǎo)向二極管、脈沖N管基極電阻、脈沖N管、脈沖P管、反饋電阻、反饋電容、脈沖P管接地電阻、輸出電阻、脈沖射隨器組成：導(dǎo)向電阻與導(dǎo)向二極管串聯(lián)在按鈕式電子開關(guān)級(jí)的輸出與脈沖N管的基極之間，N管基極電阻接在電源與脈沖N管的基極之間，脈沖N管的發(fā)射極接地線，脈沖N管的集電極接脈沖P管的基極，脈沖P管的發(fā)射極接地線，脈沖P管接地電阻接在脈沖P管的集電極與地線之間，反饋電阻串聯(lián)反饋電容在脈沖P管的集電極與脈沖N管的基極之間，輸出電阻接在脈沖P管的集電極與脈沖射隨器的基極之間，脈沖射隨器的集電極接電源，脈沖射隨器的發(fā)射極接一個(gè)測(cè)試孔。

一管式提升電路由整流管、整流二極管、整流電容、提升管集電極電阻、積分二極管一、一級(jí)積分電容、提升管、提升管基極電阻、抗干擾電阻、積分二極管二、二級(jí)積分電容、射隨管組成。

整流管的集電極接電源，整流管的基極接另一個(gè)測(cè)試孔，整流管的發(fā)射極為三路，一路接一個(gè)抗干擾電阻到地線，另一路接整流二極管的正極，整流二極管的負(fù)極接整流電容到地線，第三路接提升管基極電阻的一端，提升管基極電阻的另一端接提升管的基極，提升管集電極電阻接在整流電容的正極與提升管的集電極之間，提升管的發(fā)射極接地線，整流電容的正極接積分二極管一的正極，一級(jí)積分電容接在積分二極管一的負(fù)極與提升管的集電極之間，積分二極管二接在積分二極管一的負(fù)極與射隨管的基極之間，射隨管的基極與地線之間接二級(jí)積分電容，射隨管的集電極接電源，射隨管的發(fā)射極即是電壓提升級(jí)的輸出。

語音級(jí)由多個(gè)語音指示組成。

階梯電壓系統(tǒng)由多個(gè)階梯單元組成；每個(gè)階梯單元由分壓級(jí)與顯放級(jí)組成。

分壓級(jí)由分壓下偏電阻與多個(gè)分壓上偏組成。

每個(gè)分壓上偏串聯(lián)，第一個(gè)分壓上偏的一端接電壓提升級(jí)的輸出，另一端接第二分壓上偏的一端，第二分壓上偏的另一端接第三個(gè)分壓上偏的一端，直到最后一個(gè)分壓上偏的另一端接下偏電阻到地線。

每個(gè)分壓上偏的另一端都接顯放級(jí)的輸入，每個(gè)顯放級(jí)均由觸發(fā)電阻、N管、P管組成，觸發(fā)電阻的一端接分壓上偏的另一端，觸發(fā)電阻的另一端接N管的基極，N管的發(fā)射極接地線，N管的集電極接P管的基極，P管的發(fā)射極接電源，P管的集電極即是顯放級(jí)的輸出，接一個(gè)顯示單元的電源；每個(gè)分壓上偏的另一端接一個(gè)語音指示。

顯示系統(tǒng)由多個(gè)顯示單元組成：每個(gè)顯放級(jí)的輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)顯示單元，顯示單元由三個(gè)三極管、三個(gè)交連電容、每個(gè)三極管的基極電阻與集電極電阻，微分電路、三個(gè)三極管集電極所接的指示燈組成。

每個(gè)三極管的基極與對(duì)應(yīng)顯放級(jí)的輸出之間接一個(gè)基極電阻，每個(gè)三極管的集電極與對(duì)應(yīng)顯放級(jí)的輸出之間接一個(gè)集電極電阻，第一三極管的集電極與第二三極管的基極之間接第一個(gè)交連電容，第二三極管的集電極與第三三極管的基極之間接第二個(gè)交連電容，第三三極管的集電極與第一三極管的基極之間接第三個(gè)交連電容，每個(gè)三極管的集電極與地線之間接一個(gè)指示燈。

微分電路由微分電容、放電電阻、微分電阻組成：微分電容的一端接對(duì)應(yīng)顯放級(jí)的輸出，另一端為兩路，一路接放電電阻到地線，另一路接微分電阻到第三三極管的基極。

2、分壓上偏由平衡電阻與穩(wěn)壓管并聯(lián)而成。

3、所有二極管均為面貼合型二極管。

4、脈沖射隨器、整流管、射隨管都采用NPN三極管。

對(duì)上述措施的意義解釋如下：

一、整個(gè)電路圖所產(chǎn)生的原理。

當(dāng)所測(cè)的頻率元件（即電容、電感），連在測(cè)試孔兩端時(shí)，互補(bǔ)式脈沖單元產(chǎn)生的電流經(jīng)過所測(cè)的頻率元件后，進(jìn)入到一管式提升電路，進(jìn)行了放大，該電路的輸出激勵(lì)了階梯電壓系統(tǒng)等，輸出的信號(hào)越強(qiáng)，則所激勵(lì)的等級(jí)數(shù)越多，由于每個(gè)階梯電壓系統(tǒng)中的顯放級(jí)激勵(lì)一個(gè)顯示單元，所以以經(jīng)過所測(cè)的頻率元件后的信號(hào)越強(qiáng)，則所激勵(lì)的等級(jí)數(shù)越多，所產(chǎn)生顯示單元越多。其顯示效果為流水型式，其好處是即能將抽象的電流，變成了所熟悉的水流，便于理解，同時(shí)動(dòng)態(tài)效果更能吸觀看者的眼球。

為演示效果豐富，本措施注意到了以下幾點(diǎn)：

一是，互補(bǔ)式脈沖單元可以成為具頻率的脈沖電源形式，又可以成為頻率為零即是直流的形式，用兩種不同的電源，可以增進(jìn)對(duì)頻率件的了解。因?yàn)閮煞N電源對(duì)頻率元件將產(chǎn)生非常不同的效果。而兩種電源的變換是通過按鈕式電子開關(guān)來執(zhí)行，這樣具有多種優(yōu)點(diǎn)（后述）。

二是在互補(bǔ)式脈沖單元中增加的頻率可調(diào)，可以進(jìn)一步觀察頻率高低對(duì)元件的影響。

三是在演示效果上采用了光與聲效果。

在成為制著的優(yōu)秀線路的設(shè)計(jì)中，一是突出了對(duì)晶體管的認(rèn)識(shí)，因?yàn)樗袉卧怯扇龢O管組成。二是各單元相對(duì)獨(dú)立，各單元聯(lián)系科學(xué)，調(diào)試簡(jiǎn)單，基本上一裝就成。三是各單元檢查時(shí)有一定趣味性，上述三點(diǎn)，有利于激發(fā)青年的學(xué)習(xí)熱情，避免產(chǎn)生倦學(xué)，倦做的情況。

二、互補(bǔ)式脈沖單元的說明。

該單元由導(dǎo)向電阻（圖1中的2.1）、導(dǎo)向二極管（圖1中的2.2）、脈沖N管基極電阻（圖1中的2.3）、脈沖N管（圖1中的2.4）、脈沖P管（圖1中的2.5）、反饋電阻（圖1中的2.6）、反饋電容（圖1中的2.7）、脈沖P管接地電阻（圖1中的2.8）、輸出電阻（圖1中的2.9）、脈沖射隨器（圖1中的2.10）組成：導(dǎo)向電阻與導(dǎo)向二極管串聯(lián)在按鈕式電子開關(guān)級(jí)的輸出與脈沖N管的基極之間，N管基極電阻接在電源與脈沖N管的基極之間，脈沖N管的發(fā)射極接地線，脈沖N管的集電極接脈沖P管的基極，脈沖P管的發(fā)射極接地線，脈沖P管接地電阻接在脈沖P管的集電極與地線之間，反饋電阻串聯(lián)反饋電容在脈沖P管的集電極與脈沖N管的基極之間，輸出電阻接在脈沖P管的集電極與脈沖射隨器的基極之間，脈沖射隨器的集電極接電源，脈沖射隨器的發(fā)射極接一個(gè)測(cè)試孔。

其中N管與P管形成互補(bǔ)式振蕩電路，第三管N管形成射隨隔離，以保證振蕩效果。

形成的振蕩原理是：通電后，脈沖N管受脈沖N管基極電阻的觸發(fā)，雖然脈沖N管基極電阻的觸發(fā)力度小，但脈沖N管與脈沖P管形成了互補(bǔ)型，所以當(dāng)脈沖N管有輕微的動(dòng)作，脈沖P管都會(huì)產(chǎn)生極大的動(dòng)作，形成脈沖P管的飽和，將反饋迅速傳遞到脈沖N管，加速脈沖N管的飽和，當(dāng)反饋結(jié)束，脈沖N管基極電阻的電壓經(jīng)過反饋電阻，經(jīng)過反饋電容負(fù)極到反饋電容的正極，再經(jīng)脈沖P管接地電阻到地線，形成反饋電容的反向充電，脈沖N管與脈沖P管轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂?。由于產(chǎn)生強(qiáng)反饋的原因，兩管同時(shí)開通同時(shí)截止，形成振蕩的第一個(gè)周期，當(dāng)反饋電容反方向的電流放電完畢，這時(shí)因脈沖N管又成開通之勢(shì)，同理產(chǎn)生第二個(gè)周期，第三個(gè)周期等等。

本電路的振蕩起振容易，與充電單元的配合，形成當(dāng)脈沖N管呈飽和的低位狀態(tài)時(shí)，充電單元開通，對(duì)被充電池充電，當(dāng)脈沖N管呈截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，充電單元斷路，被充電池停止充電。

反饋可調(diào)電阻與反饋電阻可形成反饋時(shí)間常數(shù)的調(diào)整，可調(diào)整脈沖N管的飽和與截止時(shí)間。

三、按鈕式電子開關(guān)的說明。

由按鈕開關(guān)（圖1中的1.0）、N一管（圖1中的1.1）、N二管（圖1中的1.2）、N三管（圖1中的1.3）、N四管（圖1中的1.4）、N一管集電極電阻（圖1中的1.5）；N一管指示支路（圖1中的1.6）；N二管集電極電阻（圖1中的1.7）；N二管指示支路（圖1中的1.8）；交連電阻一（圖1中的1.9）；交連電阻二（圖1中的1.10）；N四管集電極電阻（圖1中的1.11）；N三管集電極電阻（圖1中的1.12）；鉗位二極管一（圖1中的1.13）；鉗位二極管二（圖1中的1.14）；、觸發(fā)二極管（圖1中的1.15）；交連電阻三（圖1中的1.16）；轉(zhuǎn)換二極管一（圖1中的1.17）；轉(zhuǎn)換二極管二（圖1中的1.18）組成。

其主要目的控制互補(bǔ)式脈沖單元的工作狀況，一是使互補(bǔ)式脈沖單元產(chǎn)生有頻率的電流，供演示有源件如電容件或電感件用，讓觀看者了解電容與電感在有頻率的電流下的物理現(xiàn)象。二是產(chǎn)生直流電，從而演示電容與電感在直流狀態(tài)下的反應(yīng)。

形成控制的原因是，N二管的集電極為邏輯輸出端，該端經(jīng)過導(dǎo)向二極管與導(dǎo)向電阻，直接控制了互補(bǔ)式脈沖單元，當(dāng)N二管的集電極為低位時(shí)，其中的導(dǎo)向二極管處于反向偏置，對(duì)互補(bǔ)式脈沖單元無影響，該單元輸出有頻率的電流。

當(dāng)當(dāng)N二管的集電極為高位時(shí)，經(jīng)過導(dǎo)向二極管與導(dǎo)向電阻的傳遞到互補(bǔ)式脈沖單元，此時(shí)該單元停振，同時(shí)因脈沖N管基極輸入高位，集電極為低位，脈沖P管基極為低位，其集電極輸出為高位，所產(chǎn)生頻率為零的電流，即是直流。

按鈕式電子開關(guān)應(yīng)具備兩特性，一是具有輸出端的狀態(tài)可變性，即是能輸出高位信號(hào)，也能輸出低位信號(hào)，二是具有自保持特信，即是一種輸出信號(hào)能自保持到下次新的信號(hào)到來之前。

形成的原理是，N一管與N二管為兩個(gè)反相器連接成了正反饋電路，當(dāng)其中一管的集電極為高時(shí)，另一管的基極輸入為高位，從而集電極輸出為低位，反之當(dāng)其一管的集電極為低位時(shí)，第二管的基極輸入為低位，從而二管集電極輸出為高位。

N三管與N四管分別是兩個(gè)反相器，其中N四管的基極經(jīng)過交連電阻三連接在N三管的集電極上。N三管與N四管的集電極分別經(jīng)過鉗位二極管控制了N一管與N二管的基極回路。同時(shí)N二管的集電極經(jīng)過觸發(fā)電阻連接了N三管的基極。

當(dāng)按鈕開關(guān)為常閉狀態(tài)時(shí)接通地線時(shí)，N三管與N四管的基極因受轉(zhuǎn)換二極管接地線（零位）的原因而為負(fù)信號(hào)，N三管與N四管集電極均為高位，兩集電極所連的鉗位二極管均處于反向偏置，對(duì)N一管與N二管的基極均無影響。

當(dāng)按鈕轉(zhuǎn)換為斷開狀態(tài)時(shí)，N三管與N四管的基極不受按鈕開關(guān)接地線（零位）的影響，而只決定兩管原有狀態(tài)，如果N三管集電極為低位，則N四管集電極為高位，此時(shí)N三管集電極所鉗位二極管發(fā)生作用，控制N一管的基極為低，集電極為高。輸出端即N二管的集電極為低位，成為一種低位狀態(tài)的自保持狀態(tài)，直到下次按鈕開關(guān)的作用。

由于N二管的集電極連接了N三管的基極，所以此時(shí)N三管的基極輸入了低位信號(hào)，其集電極為高。N四管的基極輸入了高位信號(hào)，其集電極為低位信號(hào)。所以此時(shí)按鈕開關(guān)處于斷路時(shí)，N四管集電極所連的鉗位二極管對(duì)N二管的基極起主導(dǎo)作用，使N二管的集電極輸出高位，成為一種輸出為高位的自保持狀態(tài)，直到下次按鈕開關(guān)的作用。

采用按鈕式電子開關(guān)后主要有以下突出的好處，一是按鈕開源是一種輕觸鈕，同時(shí)也便于安裝狀態(tài)指示。整體高檔，受用，二是按鈕開關(guān)在生產(chǎn)時(shí)不產(chǎn)生飛線，可以直接和印刷板產(chǎn)生聯(lián)系，因而可進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量。三是按鈕式電子開關(guān)中的元件屬一種普通元件，易于購買。

四、關(guān)于一管式提升電路的說明。

該電路由由整流管（圖1中的5.1）、整流二極管（圖1中的5.2）、整流電容（圖1中的5.3）、提升管集電極電阻（圖1中的5.4）、積分二極管一（圖1中的5.5）、一級(jí)積分電容（圖1中的5.6）、提升管（圖1中的5.7）、提升管基極電阻（圖1中的5.8）、抗干擾電阻（圖1中的5.9）、積分二極管二（圖1中的5.10）、二級(jí)積分電容（圖1中的5.11）、射隨管（圖1中的5.12）組成。

該電路的主要目的是，當(dāng)互補(bǔ)式脈沖單元的電壓經(jīng)過頻率元件即測(cè)試電容、電感后會(huì)產(chǎn)生電壓下降的情況（因有容抗，或感抗的壓降），經(jīng)過一管式提升電路后，能量有所提升，因而是顯示效果更加宏觀。

該電路必需具有兩項(xiàng)重的特性，一是具有良好的放大特性，二是提升電路的輸入無信號(hào)時(shí)，輸出無信號(hào)，即是輸出不產(chǎn)生附加靜態(tài)電位。

為此提升電路采用了二倍一管式提升電路。

形成的原理是，當(dāng)頻率元件接上后，射隨器一有輸出，經(jīng)過整流后在一級(jí)積分電容上充滿了直流電壓，當(dāng)提升管的集電極為低時(shí)，一級(jí)積分電容經(jīng)過積分二極管二向二級(jí)積分電容充電，當(dāng)提升管的集電極為高位時(shí)，一級(jí)積分電容的電壓經(jīng)過提升管的集電極電阻后與二級(jí)積分電容的電壓疊加，成為兩倍電壓，從而形成提升電路。

應(yīng)指出，在提升電路中，當(dāng)輸入無信號(hào)時(shí)，一級(jí)積分電容，無電壓，所以輸出不可能產(chǎn)生倍壓效果。為零伏，即是輸出不產(chǎn)生附加靜態(tài)電位。特別重要的是，一級(jí)積分電容上的電壓是互補(bǔ)式脈沖單元經(jīng)過頻率件（即測(cè)試電容）后的電壓，測(cè)試電容容抗不同，產(chǎn)生的電壓值也不一樣，所以產(chǎn)生的倍壓的數(shù)量也不一不樣。一管式提升電路的輸出與所演示的電容容抗有著直接的關(guān)系。

五、階梯電壓系統(tǒng)的說明。

階梯電壓系統(tǒng)由多個(gè)階梯單元組成；每個(gè)階梯單元由分壓級(jí)與顯放級(jí)組成。

分壓級(jí)由分壓下偏電阻與多個(gè)分壓上偏組成。分壓上偏由平衡電阻與穩(wěn)壓管并聯(lián)而成。

線路特點(diǎn)是由多個(gè)參數(shù)相當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓管串聯(lián)而成，與穩(wěn)壓管并聯(lián)的電阻是平衡電阻，從而形成穩(wěn)壓的階梯，其中一個(gè)穩(wěn)壓管為一個(gè)單位電壓。當(dāng)電壓提升單元的輸出的電壓高，則能擊穿的穩(wěn)壓管的數(shù)量越多。當(dāng)前級(jí)的輸出電壓吸穿一個(gè)單位的穩(wěn)壓管及所連的顯放級(jí)中N管門坎時(shí)，該N管變?yōu)轱柡?，與之配對(duì)的P管輸出電流，從而激勵(lì)后級(jí)顯示單元工作。

六、顯示系統(tǒng)的光顯示說明。

由多個(gè)顯示單元組成：每個(gè)顯放級(jí)的輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)顯示單元，顯示單元由三個(gè)三極管、三個(gè)交連電容、每個(gè)三極管的基極電阻與集電極電阻，微分電路、三個(gè)三極管集電極所接的指示燈組成。

每個(gè)單元分別受一個(gè)階梯單元的顯放級(jí)激勵(lì)。即是當(dāng)一個(gè)顯放級(jí)起動(dòng)后，一個(gè)對(duì)應(yīng)顯示單元啟動(dòng)。本發(fā)明的顯示規(guī)律是先是第一指示燈亮，第二與第三指示燈熄，再是第一指示燈與第二指示燈亮，第三指示燈熄，再然后是第三指示燈與第二指示燈亮，第一指示燈熄，再繼而是第三指示燈亮，第一指示燈與第二指示燈熄，成為一種流水狀態(tài)，這種流水狀態(tài)的好處是，將電流的抽象概念變?yōu)榱顺鯇W(xué)易理解的水流狀態(tài)，如果階梯電壓導(dǎo)通的級(jí)數(shù)越多，則所觸發(fā)的單元越多，所顯示的這種水流將流得越遠(yuǎn)。同時(shí)這種水流狀態(tài)在自作時(shí)充滿著一定的趣味。

產(chǎn)生的原理是：由于第三管的基極連接有微分電容，所以通電時(shí)，第三管集電極必然為飽和。此時(shí)第三管集電極與第一管基極交連的電容不能躍變，所以第一管的基極為低位，該管集電極為高位，必定是第一管集電極所連指示燈首先光亮，同時(shí)第一管集電極電阻通過與第二管基極的交連電容充電，第二管集電極必為飽和狀，（經(jīng)過調(diào)試后，能達(dá)到飽和），該管集電極所連指示燈為熄。當(dāng)?shù)谝还芗姌O電阻通過與第二管基極的交連電容充電完成后，第二管集電極因無偏流而成高位，所以第二管集電極所連接的指示燈亮，同理此時(shí)第三管集電極為低，對(duì)應(yīng)指示燈熄，第一管集電極為高，所連的指示燈亮，因而形成循環(huán)的流水狀。

七、語音指示說明。

每個(gè)階梯單元中分壓上偏的另一端接一個(gè)語音指示。激勵(lì)一個(gè)分壓級(jí)，就激勵(lì)一個(gè)語音指示。

實(shí)施后有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：

1、電學(xué)是物理學(xué)中重要的內(nèi)容。而對(duì)初學(xué)者來說，對(duì)直流電的理解相對(duì)容易，而對(duì)具有頻率的電流對(duì)電路元件的影響會(huì)感到抽象。而本儀的演示會(huì)使初學(xué)者的抽象概念變得實(shí)際。因此對(duì)深入學(xué)習(xí)電學(xué)有著積極意義。具體情況如下：

（1）、因?yàn)楸狙菔緝x中的脈沖電源可以在按鈕開關(guān)的切換下，可以變?yōu)槊}沖電源，也可以變?yōu)橹绷麟?，所以可以清楚地演示出頻率件（如電容，或電感）在頻率為零的情況（即是直流電），與具有頻率的脈沖電流情況下的物理現(xiàn)象是完全不同的。

如電容（電容其構(gòu)造是兩塊不相連的導(dǎo)電物質(zhì)平面），這種特殊的構(gòu)造在在直流狀態(tài)下，只可能瞬態(tài)地一次性充電，但在在頻率的脈沖電源下，卻發(fā)生了戲劇性的變化，因這種不相連的兩面能順利地通過電流。

如電感在直流狀態(tài)下，是一個(gè)很好的良導(dǎo)體，但是在通過頻率的脈沖電流時(shí)，但在在頻率的脈沖電源下，卻發(fā)生了戲劇性的變化，因這種首尾相連的導(dǎo)線卻對(duì)電流存在阻力，其物理特性完全變化。

（2）、可以演示出頻率越高，對(duì)頻率元件的影響效果越大，如同一個(gè)電容，頻率越高，導(dǎo)通性越好，又如電感線圈，頻率越高，其呈現(xiàn)的阻力越大。因?yàn)楸景l(fā)明互補(bǔ)式脈沖單元的頻率可調(diào)。

（3）、可以演示出，在同樣的電壓下，電容越大，容抗越小，即是對(duì)電流的阻力越小，而電感越大，則感抗越大，即是對(duì)電流的阻力越大。

（4）、可以演示出電容中呈現(xiàn)容抗的大小的主要內(nèi)部原因，如電容的內(nèi)部不相連的兩導(dǎo)電面越大，則容抗越小，兩導(dǎo)電面之間的絕緣層越厚，則容抗越小。

（5）、可以演示出電感中呈現(xiàn)感抗的大小的主要內(nèi)部原因，如線圈的直徑越大，則感抗越大，同時(shí)感抗還與線圈中的是否有導(dǎo)磁材料有關(guān)，并與導(dǎo)磁材料的性能有關(guān)。

2、互補(bǔ)式脈沖單元的轉(zhuǎn)換操用開關(guān)為按鈕電子開關(guān)，有以下突出的好處，一是按鈕是一種輕觸鈕，手感好。二是每按一次狀態(tài)變換一次，操作方便。三是可以清楚地顯示出是當(dāng)前的脈沖電源的狀態(tài)，如是直流狀態(tài)，這時(shí)指示燈為一種顏色，如是脈沖的頻率電源，又會(huì)成另一處顏色，清楚明瞭整體高檔。四是按鈕開關(guān)在生產(chǎn)時(shí)不產(chǎn)生飛線，可以直接和印刷板產(chǎn)生聯(lián)系，因而可進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量。五是按鈕屬一種普通元件，易于購買。

3 、顯示的量化效果好，一是本儀具有一管式提升電路，因而具有較高的靈敏度，特別是對(duì)當(dāng)容抗較小時(shí)，亦能清楚顯示。二是一管式提升電路的輸入直接采用經(jīng)過測(cè)試件的壓降后電壓，所以有很強(qiáng)的跟蹤性，即是保證了所測(cè)件的不同，其顯示效果不同，具有嚴(yán)格的科學(xué)性。三是一管式提升電路輸入為零時(shí)，其輸出信號(hào)為零，不存在初始電位，進(jìn)一步保證了顯示的準(zhǔn)確。

4、顯示的觀感效果好，一是本儀有光顯示與聲顯示并存，增加了趣味效果，觀看者寓教于樂。二是光顯示呈現(xiàn)流水狀態(tài)，由于把抽象電流理解為所熟悉的的流水狀，因此當(dāng)在電壓一定時(shí)，阻抗越大，電流越小，等概念容易理解。因?yàn)槭枪馀c聲音的效果呈現(xiàn)“階梯態(tài)”，如當(dāng)所測(cè)件為電容，且為同一值時(shí)，頻率越高，容抗越小，電流越大，則所顯示的亮管越多，反之越小，差別明顯。所有指示呈現(xiàn)自動(dòng)化，三是光顯示動(dòng)感性強(qiáng)，能增加眼球的吸引力。

5、可以演示出電阻、絕緣體、電流的概念，演示出當(dāng)電壓一定時(shí)，電流與電阻之間的關(guān)系。電阻越大，電流越小的視覺效果。通過這種演示可以讓年紀(jì)更小的學(xué)生建立更基礎(chǔ)的電學(xué)知識(shí)。

6、本儀屬于最初級(jí)的普及型的演示儀。需求量大，而本儀易生產(chǎn)，調(diào)試簡(jiǎn)單，成本低，便于普及。

7、本發(fā)明線路精簡(jiǎn)，各單元聯(lián)系科學(xué)，可操作性很強(qiáng)，因此可以啟發(fā)學(xué)生自行試驗(yàn)安裝，通過自制，可以進(jìn)一步提高學(xué)生動(dòng)手能力與實(shí)踐水平，這對(duì)提高學(xué)生素質(zhì)有著積極的意義。而本發(fā)明在自制上有以下特點(diǎn)，因而十分適合自制：

一是有源件全部為三極管件，因此便于初學(xué)者對(duì)三極管的感觀認(rèn)識(shí)及功能理解。由于有源件種單一，重點(diǎn)突出，有利于初學(xué)者學(xué)習(xí)，避免貪多不爛的情況。

二是各單元獨(dú)立，可以以單元為單位通電檢驗(yàn)。而且每個(gè)單元充滿著一定趣味性，如顯示單元，成功后發(fā)光管光亮為流水循環(huán)狀，如按鈕式電子開關(guān)，每按一次則狀態(tài)會(huì)自動(dòng)變換一次。

三是各單元間之間連接科學(xué)，基本上不會(huì)產(chǎn)生故障，所以在完成單元調(diào)試后，就可完成整體工作。

由于上述三點(diǎn)，所以作為一種制著實(shí)驗(yàn)線路，有利于激發(fā)初學(xué)者激情，有利于學(xué)而不倦。

附圖說明

圖1是一種由三極管組成的試驗(yàn)電路除顯示級(jí)的各分部電子電路原理圖。

圖中：1.0、按鈕開關(guān)；1.1、N一管；1.2、N二管；1.3、N三管；1.4、N四管；1.5、N一管集電極電阻；1.6、N一管指示支路；1.7、N二管集電極電阻；1.8、N二管指示支路；1.9、交連電阻一；1.10、交連電阻二；1.11、N四管集電極電阻；1.12、N三管集電極電阻；1.13、鉗位二極管一；1.14、鉗位二極管二；1.15、觸發(fā)二極管；1.16、交連電阻三；1.17、轉(zhuǎn)換二極管一；1.18、轉(zhuǎn)換二極管二；2.1、導(dǎo)向電阻；2..2、導(dǎo)向二極管；2.3、N管基極電阻；2.4、脈沖N管；2.5、脈沖P管；2.6、反饋電阻；2.7、反饋電容；2.8、脈沖P管接地電阻；2.9、輸出電阻；2.10、脈沖射隨器；3、測(cè)試孔；5.1、整流管；5.2、整流二極管；5.3、整流電容；5.4、提升管集電極電阻；5.5、積分二極管一；5.6、一級(jí)積分電容；5.7、提升管；5.8、提升管基極電阻；5.9、抗干擾電阻；5.10、積分二極管二；5.11、二級(jí)積分電容；5.12、射隨管6.11、第一階梯單元的分壓上偏；6.12、第一階梯單元的N管觸發(fā)電阻；6.13、第一階梯單元的N管；6.15、第一階梯單元的P管；6.21、第二階梯單元的分壓上偏；6.22、第二階梯單元的N管觸發(fā)電阻；6.23、第二階梯單元的N管；6.25、第二階梯單元的P管；6.N1、最后一個(gè)階梯單元的分壓上偏；6.N2、最后一個(gè)階梯單元的N管觸發(fā)電阻；6.N3、最后一個(gè)階梯單元的N管；6.N5、最后一個(gè)階梯單元的P管；6.X、分壓下偏電阻；7.1、第一語音指示；7.2、第二語音指示；7.N、最后一個(gè)語音指示。

圖2是顯示級(jí)電子電路原理圖。

圖中：5.12、射隨管；6.11、第一階梯單元的分壓上偏；6.12、第一階梯單元的N管觸發(fā)電阻；6.13、第一階梯單元的N管；6.15、第一階梯單元的P管；6.21、第二階梯單元的分壓上偏；6.22、第二階梯單元的N管觸發(fā)電阻；6.23、第二階梯單元的N管；6.25、第二階梯單元的P管；6.N1、最后一個(gè)階梯單元的分壓上偏；6.N2、最后一個(gè)階梯單元的N管觸發(fā)電阻；6.N3、最后一個(gè)階梯單元的N管；6.N5、最后一個(gè)階梯單元的P管；6.X、分壓下偏電阻；7.1、第一語音指示；7.2、第二語音指示；7.N、最后一個(gè)語音指示；8.11、第一顯示單元第一管；8.12、第一顯示單元第二管；8.13、第一顯示單元第三管；8.14、第一顯示單元第一個(gè)交連電容；8.15、第一顯示單元第二個(gè)交連電容；8.16、第一顯示單元第三個(gè)交連電容；8.17、第一顯示單元第一指示燈；8.18、第一顯示單元第二指示燈；8.19、第一顯示單元第二指示燈；8.110、第一顯示單元第一管基極電阻；8.111、第一顯示單元第二管基極電阻；8.112、第一顯示單元第三管基極電阻；8.113、第一顯示單元第一管集電極電阻；8.114、第一顯示單元第二管集電極電阻；8.115、第一顯示單元第三管集電極電阻；8.116、第一顯示單元微分電容；8.117、第一顯示單元放電電阻；8.118、第一顯示單元微分電阻；8.21、第二顯示單元第一管；8.22、第二顯示單元第二管；8.23、第二顯示單元第三管；8.24、第二顯示單元第一個(gè)交連電容；8.25、第二顯示單元第二個(gè)交連電容；8.26、第二顯示單元第三個(gè)交連電容；8.27、第二顯示單元第一指示燈；8.28、第二顯示單元第二指示燈；8.29、第二顯示單元第二指示燈；8.210、第二顯示單元第一管基極電阻；8.211、第二顯示單元第二管基極電阻；8.212、第二顯示單元第三管基極電阻；8.213、第二顯示單元第一管集電極電阻；8.214、第二顯示單元第二管集電極電阻；8.215、第二顯示單元第三管集電極電阻；8.216、第二顯示單元微分電容；8.217、第二顯示單元放電電阻；8.218、第二顯示單元微分電阻；8.N1、最后一個(gè)顯示單元第一管；8.N2、最后一個(gè)顯示單元第二管；8.N3、最后一個(gè)顯示單元第三管；8.N4、最后一個(gè)顯示單元第一個(gè)交連電容；8.N5、最后一個(gè)顯示單元第二個(gè)交連電容；8.N6、最后一個(gè)顯示單元第三個(gè)交連電容；8.N7、最后一個(gè)顯示單元第一指示燈；8.N8、最后一個(gè)顯示單元第二指示燈；8.N9、最后一個(gè)顯示單元第二指示燈；8.N10、最后一個(gè)顯示單元第一管基極電阻；8.N11、最后一個(gè)顯示單元第二管基極電阻；8.N12、最后一個(gè)顯示單元第三管基極電阻；8.N13、最后一個(gè)顯示單元第一管集電極電阻；8.N14、最后一個(gè)顯示單元第二管集電極電阻；8.N15、最后一個(gè)顯示單元第三管集電極電阻；8.N16、最后一個(gè)顯示單元微分電容；8.N17、最后一個(gè)顯示單元放電電阻；8.N18、最后一個(gè)顯示單元微分電阻。

具體實(shí)施方式

圖1與圖2是具體實(shí)施的一種方式。

一、選件：分壓上偏由平衡電阻與穩(wěn)壓管并聯(lián)而成。所有二極管均為面貼合型二極管。脈沖射隨器、整流管、射隨管都采用NPN三極管。

二、焊接：除顯示系統(tǒng)外的各部分電子電路如圖1所示連接，顯示系統(tǒng)如圖2所示焊接。

三、調(diào)試與檢測(cè)。

1、檢查與調(diào)試一管式提升電路。

用示波器檢查，用示波器熱端連接射隨管（圖1中的5.12）的輸出端，冷端接地。

用一個(gè)電容或電感連接在測(cè)試孔，此時(shí)示波器有波形顯示，否則是線路有錯(cuò)。

用示波器熱端連接一級(jí)積分電容（圖1中的5.6）正端，此時(shí)示波器的波形為直流狀，否則是積分二極管一（圖1中的5.5）焊錯(cuò)，

用示波器熱端連接提升管（圖1中的5.7）的集電極，此時(shí)示波器應(yīng)顯示振蕩狀，否則是提升管的基極斷線，或所聯(lián)的電阻阻值焊錯(cuò)而過大。

用示波器熱端連接二級(jí)積分電容正端，此時(shí)示波器的波形為直流狀，但幅度應(yīng)比一級(jí)電壓約高一倍。如不正確則是連在提升管的集電極的一級(jí)積分電容焊錯(cuò)，或失效。

用示波器熱端連接射隨管的發(fā)射極，此時(shí)示波器的波形為直流狀，但幅度應(yīng)比二極積分電容的電壓略為少，但基本一致，否則是射隨管的管腳焊錯(cuò)。

2、檢查與調(diào)試按鈕電子開關(guān)。

用示波器或萬用表檢查。

用示波器（或萬用表）的正極連接N三管（圖1中的1.3）或N四管（圖1中的1.4）的集電極，斷開按鈕開關(guān)（圖1中的1.0），當(dāng)N三管的極電極為高時(shí)，N四管的極電極為低，反之當(dāng)N三管的極電極為低時(shí)，N四管的極電極為高，否則是線路錯(cuò)誤。

用示波器（或萬用表）的正極連接N三管或N四管的極電極，恢復(fù)按鈕開關(guān)，讓按鈕開關(guān)常閉觸點(diǎn)接地，此此N三管與N四管的極電極應(yīng)同時(shí)為高，否則是兩管與按鈕開關(guān)所連接的兩個(gè)轉(zhuǎn)換二極管極性焊反。

用示波器（或萬用表）的正極連接N一管（圖1中的1.1）或N二管（圖1中的1.2）的極電極，暫時(shí)斷開N三管集電極與N一管基電極的鉗位二極管，同時(shí)斷開N四管集電極與N二管基電極的鉗位二極管。此時(shí)接N一管極電極為高時(shí)，N二管的極電極為低，反之當(dāng)N一管的極電極為低時(shí)，N二管的極電極為高，否則是線路錯(cuò)誤。

將線路完全恢復(fù)正確，用示波器（或萬用表）的正極連接N二管的集電極，這時(shí)每按一次按鈕，這時(shí)N二管的集電極狀態(tài)應(yīng)變化一次，如第一次為高，則第二次為低，則第三次為高，則第四次為低，則第5次為高------否則N二管的集電極與N三管基極未連上。

在線路完全恢復(fù)正確的情況下，每按一次按鈕，對(duì)應(yīng)指示支路亮，應(yīng)交替亮一次，如第一次是N一管指示支路發(fā)光，第二次則是N二管指示支路發(fā)光，第三次是N一管指示支路發(fā)光，第四次是N二管指示支路發(fā)光，如果不亮，則是指示支路中的發(fā)光管焊反或損壞。

3、檢查與調(diào)試階梯電壓?jiǎn)卧?/p>

在測(cè)試孔上，連接一個(gè)測(cè)試電容，調(diào)節(jié)互補(bǔ)式脈沖單元的頻率，加大頻率，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)階梯電壓?jiǎn)卧姆謮杭?jí)級(jí)數(shù)會(huì)增多的現(xiàn)象。

在測(cè)試孔上，連接一個(gè)測(cè)試電感，調(diào)節(jié)脈沖振蕩源的頻率，加大頻率，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)階梯電壓?jiǎn)卧姆謮杭?jí)級(jí)數(shù)會(huì)減少的現(xiàn)象。

這時(shí)激勵(lì)相應(yīng)的顯放級(jí)會(huì)有輸出電壓提供顯示單元。

4、檢查與調(diào)試顯示級(jí)，以其中的一個(gè)單元為例。

通電時(shí)為第一指示燈與第二指示燈亮，第三個(gè)為熄，不正確是接在第三個(gè)三極管基極的微分電容連錯(cuò)。

在指示燈亮的流水循環(huán)過程中，規(guī)律是兩亮一熄，不斷循環(huán)。即是先是第一指示燈亮第二指示燈亮，第三指示燈熄，繼而是先是第二、第三指示燈亮，第一指示燈熄，再繼而第二指示燈熄第一、第三指示燈亮，再繼而是第三指示燈熄，第一、第二指示燈亮，永遠(yuǎn)循環(huán)。

調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率，調(diào)節(jié)集電極電阻與交連電容，使之符合要求，其規(guī)律是阻容越小，循環(huán)越快，反之越慢。

5、檢查脈沖電源為直流狀態(tài)下的工作情況。

用按鈕開關(guān)將脈沖電源切換在直流狀態(tài)下，此時(shí)示波器的顯示為直流，

在測(cè)試孔上，連接一個(gè)測(cè)試電容，這時(shí)顯示單元會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)的亮一下。

在測(cè)試孔上，連接一個(gè)測(cè)試電感，這時(shí)顯示級(jí)會(huì)出現(xiàn)所有單元亮的情況。

在測(cè)試孔上，連接不同阻值的電阻，如果阻值越小，則亮的單元越多。