一种两输入与非门式频率观察仪的制作方法

属于教学仪器演示领域。

背景技术：

创新是民族之魂，青年学生是创新的力量。

国家的强盛在于人材，人材的培养在于教育。教育的重点青少年，少年强则国强，少年进步则国进步，要培养少年对科学的热爱，提高教学质量是关键，而实验仪器的精准是提高教学的一个重要因素，实验仪器好，所做的实验更具说服力，从而使学生认识事物，了解自然现象，启发学生的思维，对提高教育水平起到重要作用。因此，教学中的各种实验仪器都在不断的提升，但却还存在着很多不足之处：一是实验仪器的种类不足，特别是针对低年级学生的实验仪器还不全面。二是教学仪器中寓教于乐的精神还不够，三是现在多数教学仪器的成本太高，因而对一些偏远的村庄学校，还不能普及到很多普遍的教学仪器。

电学是物理学中最重要的一种门类，充满神奇的电学实验，能激发少年的兴趣，同时对建立电学的基本概念有着重要的作用，如果能研制一种优秀的试验电路，而这种试验电路即能将抽象的将电学部分概念与定律形象化，显然对受教育者有有着积极的帮助。如果这种电路又能成为初学者的自制试验电路，无疑将对提升学生的素质教育有着积极的意义。

但是要设计一种具有一种演示仪器的电路同时又能成为初学者的自制试验电路存在着难点，一是从演示效果上， 由于电学中的概念很多，是作那方面的演示，二是本仪拟定主要是针对电容、电感等与频率有紧密联系的元件作物理性质的演示，而要作那几方面的演示，才能将其物理性得到充分的展示，三是，特别重要的一点是，尽管一些线路能达到演示目的，但不能成为一种优秀的自制实验电路，因为一种优秀的自制实验电路还迁涉各单元实验主题宜于初学者，同时还迁涉初学者的趣味性，以及是否易安装成功等等系列问题，所以这类优秀线路还必须丰富、创新、发展。

本发明就是以两输入门作为一种基本有源件，作为单元的有尖源要件，可以组成多种功能的逻辑关系，从而拓展学生的思维。

技术实现要素：

本发明就是以两输入门作为一种基本有源件，作为单元的有尖源要件，可以组成多种功能的逻辑关系，成为一种优秀的电路，其目的一是该线路可以成为一种演示仪，通过这种演示仪演示可以了解抗性元件结构与与频率的紧密的联系，进而理解容抗与感抗的意义，从而让初学者打下一定的电学基础，这种演示仪可以成为一种在广大学校普及的仪器。二是该仪器因具有光与声的三种色彩的显示，因此具有一定的趣味性，能培养起广大青少年对科学的热爱。三是成为一种优秀的制作实验线路，该电路具有多种特点，因而有利于制着，对提高学生的基本素质发挥积极作用。

本发明所采用的措施是：

1、一种两输入与非门式频率观察仪由显示系统、语音级、测试孔、两输入门电子开关单元、可调放大单元、演示电源电路单元、多点分压电路单元共同组成。

其中：可调放大单元由四倍电压提升电路、转换开关电路、射随器组成。

四倍电压提升电路由电压提升一门、电压提升二门、电压提升三门、一级提升电容、二级提升电容、三级提升电容、四级提升电容；一级积分二极管、二级积分二极管、三级积分二极管、四级积分二极管；电压提升一门输入端接地电阻组成：电压提升一门的两个输入端相连，接测试孔二，电压提升一门输入端接地电阻接在电压提升一门的输入端与地线之间，电压提升一门的输出端接电压提升二门的一个输入端，电压提升二门的输出端接电压提升三门的一个输入端，一级积分二极管接在测试孔二与一级提升电容的正极之间，一级提升电容的负极接地线，二级积分二极管接在一级提升电容的正极与二级提升电容的正极之间，三级积分二极管接在二级提升电容的正极与三级提升电容的正极之间，四级积分二极管接在三级提升电容的正极与四级提升电容的正极之间，二级提升电容的负极接电压提升一门的输出端，三级提升电容的负极接电压提升二门的输出端，四级提升电容的负极接电压提升三门的输出端，电压提升三门的输出端接射随器的基极，射随器的集电极接电源，射随器的发射极即是可调放大单元的输出。

转换开关电路由选择按钮、选择一门、选择二门、选择三门、选择一门接地电阻、选择引导电容一、选择引导电容二、选择引导电阻一、选择引导电阻二、选择一门的指示支路、选择二门的指示支路组成：选择按钮的一端接电源，另一端接选择三非门的输入端，选择三非门的输入端与地线之间接一个接地电阻，选择三非门的输出端为两路，一路接选择引导电容一的一端，另一路接选择引导电容二的一端，选择引导电容一的另一端为两路，一路接选择一非门的输入端，另一路接选择引导电阻一到选择一非门的输出端，选择引导电容二的另一端为两路，一路接选择二非门的输入端，另一路接选择引导电阻二到选择二非门的输出端，选择一非门的输出端接选择二非门的输入端，选择二非门的输出端接选择一非门的输入端，选择一非门的输出端与选择二非门的输出端与电源之间分别接一路指示支路，选择二非门的输出端即是转换开关电路的输出，接电压提升一门与电压提升二门的另一个输出端。

两输入门电子开关单元由切换按钮、开关与非门一、开关与非门二、开关与非门三、开关与非门三的接地电阻、开关引导电容一、引导电容二、开关引导电阻一、开关引导电阻二；开关与非门一指示支路；开关与非门二指示支路组成：切换按钮的一端接电源，另一端接开关与非门三的输入端，开关与非门三的输入端与地线之间接一个接地电阻，开关与非门三的输出端为两路，一路接开关引导电容一的一端，另一路接开关引导电容二的一端，开关引导电容一的另一端为两路，一路接开关与非门一的输入端，另一路接开关引导电阻一到开关与非门一的输出端，开关引导电容二的另一端为两路，一路接开关与非门二的输入端，另一路接开关引导电阻二到开关与非门二的输出端，开关与非门一的输出端接开关与非门二的输入端，开关与非门二的输出端接开关与非门一的输入端，开关与非门一的输出端与开关与非门二的输出端与电源之间分别接一路指示支路，开关与非门二的输出端即是两输入门电子开关单元的输出，接演示电源电路单元中脉冲一门的一个输入端。

演示电源电路单元由脉冲一门、脉冲二门、隔离门、脉冲电容、脉冲电阻一、脉冲电阻二组成：脉冲一门的两个输入端一个输入端接两输入门电子开关单元的输出，另一个输入端接脉冲电阻二到脉冲中心点，脉冲一门的输出端接脉冲二门的两个输入端，脉冲二门的输出端接脉冲三门的两个输入端，脉冲三门的输出端接测试孔一，脉冲二门的输出端接脉冲电容到脉冲中心点，脉冲一门的输出端接脉冲电阻一到脉冲中心点。

多点分压电路单元由多个分压级组成：每个分压级中的分压稳压管串联，形成多个分压输出点，每个分压输出点接一个分压电阻到地线，第一个分压稳压管的正极接射随器的发射极，最后一个分压稳压管的负极接地线。

语音级由多个语音指示组成：每个分压级的输出接一个语音指示。

显示系统由多个显示单元组成，每个显示单元接法相同，元件相同。

显示单元由三个门、三个门输入端上偏电阻、三个下偏电阻、三个交连电容、三个显示支路组成：三个门的另一个输入端接在一起，接一个分压级的输出，每个门的输入端与电源之间接一个输入端上偏电阻，与地线之间接下偏电阻，每个门的输出端与电源都接一个显示支路，每个显示支路由三个发光指示支路并联组成，每个发光管指示都由发光管与保护电阻串联而成，最后一个发光管指示的串联点接一个交连电容一端，第一个门的显示支路所连的第一交连电容的另一端接第二个门的输入端，第二个门的显示支路所连第二交连电容的另一端接第三个门的输入端第三个门的显示支路所连的第三交连电容的另一端接第一个门的输入端。

2、脉冲电阻一由可调电阻与固定电阻串联而成。

3、所有门均采用两输入的与非门。

对上述措施的意义解释如下：

一、整个电路图所产生的原理：

本发明的演示电源电路单元用两输入非门组成了脉冲振荡器，作为演示电源，当阻抗性元件（即是电容、电感与电阻），连在测试孔两端时，与演示电源成为了串联关系，演示电源产生的电流经过所测的频率元件后，进入到可调放大单元，进行放大，可调放大单元输出激励了多点分压电路单元，该单元有多个分压输出，每个分压输出直接控制了一个显示单元。当分压输出无电压时，封闭了显示单元。其分压输出超过门坎电压后，显示单元工作。由此可知，可调放大单元输出信号越强，多点分压单元的分压输出级数越多，因而所激励显示单元越多。因而能从多种方面演示了阻抗性元件在电路中所体现的的系列特性。

为演示效果丰富，本措施注意到了以下几点：

一是演示电源，可以成为具频率的脉冲电源形式，又可以成为频率为零即是直流的形式，用两种不同的电源，可以增进对抗性元件的了解。因为两种电源对频率元件将产生非常不同的效果。

二是两种电源的变换是通过两输入门电子开关单元来执行，两输入门电子开关单元具有电子自保持，操作轻触，便于状态指示，生产无飞线等系列优点，因而可以显著提升整体性能。

三是在演示电源电路单元即演示电源中增加了频率可调，因此不仅可以演示抗性元件在有频率与直流的两种特殊，可以进一步观察频率高低对元件的影响。

四是有拓展效果。进入到可调放大单元，进行放大拓展演示效果，与此同时，在可调放大单元中采用了转换开关，提升了产品性能。

五是在演示效果上采用了光与声效果。

六是其显示效果为流水型式，其好处是即能将抽象的电流，变成了所熟悉的水流，便于理解，同时动态效果更能吸观看者的眼球。

七本发明之所以是一种的优秀的试验制着线路，主要是有以下特点，有利于激发青年的学习热情，有利于提高学生的素质教育。一是注重了主题突出，本电种突出了对两输入非门的认识，因为几乎所有单元均是由两输入与非门组成。能避免初学者产生繁而厌学的情况。二是一种简单的两输入与非门逻辑关系，经过不同的组合，可以演变成系列的逻辑关系，因而可以引导初学者积极思维，拓展想象空间，有利于提高素质教育。三是各单元相对独立，各单元联系科学，调试简单，基本上一装就成。四是各单元检查时有一定趣味性，引导试验者深入。五是两输入与非门电路在构造上仅比非门多了一输入，但在线路演变上，比非门的变化更多，而且线路简。

二、演示电源电路单元的说明。

该单元由脉冲一门（图1中的2.1）、脉冲二门（图1中的2.2）、隔离门（图1中的2.3）、脉冲电容（图1中的2.4）、脉冲电阻一（图1中的2.5）、脉冲电阻二（图1中的2.6）组成。

其中由两只两输与入非门与脉冲电容脉电阻组成了一种振荡器。

形成的振荡原理是。

在线路中可调电阻与固定电阻串联的脉冲电阻一与脉冲电容共同形成了脉冲频率的时间常数，调节可调电阻即可以调试振荡频率，其中的固定电阻是对可调的一种限制。

由于这种振荡电路，属于振荡的重要基本电路，它具有易起振荡，稳定，频率可调，加之有门作为了负载与振荡的的隔离，所以线路可靠，为整体电路即产品的性能奠定了良好的条件。

三、两输入门电子开关单元的说明。

该开关由按钮由切换按钮（图1中的1.0）、开关与非门一（图1中的1.1）、开关与非门二（图1中的1.2）、开关与非门三（图1中的1.3）、开关与非门三的接地电阻（图1中的1.4）、开关引导电容一（图1中的1.5）、引导电容二（图1中的1.6）、开关引导电阻一（图1中的1.7）、开关引导电阻二（图1中的1.8）、开关与非门一指示支路（图1中的1.9）、开关与非门二指示支路（图1中的1.10）组成。

其主要目的控制演示电源电路单元的工作状况，使演示电源电路单元成为有频率的测试源，或是成为频率为零的直流电源，让观看者了解抗性元件在这两种电源的情况下的物理现象。从而揭示抗性元件与频率的关系。

形成控制的原因是，开关与非门二的输出端是逻辑输出端，即是两输入门电子开关单元的输出，直接控制了演示电源电路单元中脉冲一门的一个输入端，当开关与非门二输出端为低位时，脉冲一门（图1中的2.1）的一个输入端为负，因而被封门，脉冲一门输出端始终为高位，停振。根据非门的逻辑关系，经过一次非门，输出端的状态变化一次，可知，隔离门（图1中的2.3）输出高位，演示电源电路单元此时输出是频率为零的电流，即是直流。当开关与非门二输出端为高位时，对振荡器无影响，演示电源电路单元输出有频率的脉冲电流。

在本发明中，两输入门电子开关单元具备两特性，一是具有输出端的状态可变性（在按钮的配合下），即是能输出高位信号，也能输出低位信号，二是具有自保持特性，即是一种输出信号能自保持到下次新的信号到来之前。

形成的原理是，开关与非门一与开关与非门二的输入端相互连接成了RS触发器的新电路，当两输入端其中一位为负压时，而另一们为正信号时，将实现翻转。

开关与非门三是状态引导门，与开关引导电容、开关引导电阻的共同作用，可以实现RS触发器翻转的必要条件。

实现这种必要条件的原理是：因为开关中开关与非门三中的两输入为并联，所以成为了一个非门，当切换按钮没有按下时，切换按钮常开触点为断开，没有连接电源，开关与非门三的输入端因连接了电阻所以为低位。所以开关与非门三的输出端为高位，此时其输出端将与开关引导电容一、开关引导电阻一、开关与非门一的输出端形成充电回路（此时假定开关与非门一的输出端为低位，开关与非门二输出端为高位）。而与开关引导电容二、开关引导电阻二、开关与非门二的输出端形成断路。切换按钮常开触点为闭合时，开关与非门三的输入端为高位，其输出端为低位，开关引导电容一因不能跃变其负极成为负压状态。开关与非门一输入端为负，而开关引导电容二不发生变化，不产生负压，满足RS触发器翻转条件，从而开关与非门二输出端为高位。

当按钮常开触点再次断开时，开关与非门三的高位输出端与开关引导电容二、开关引导电阻二、开关与非门二的输出端形成充电回路。而与开关引导电容一、开关引导电阻一、开关与非门一的输出端形成断路。切换按钮常开触点为闭合时，开关与非门三输出端为低位，开关引导电容二因不能跃变其负极成为负压状态，开关与非门二输入端为低，从而开关与非门三输出端为高位，而开关引导电容一不发生变化，不产生负压，满足RS触发器翻转条件，再次实现了翻转。

以后的翻转原理同前。

采用两输入门电子开关单元后主要有以下突出的好处，一是切换按钮是一种轻触钮，同时也便于安装状态指示。整体高档，受用，二是按钮开关在生产时不产生飞线，可以直接和印刷板产生联系，因而可进一步保证产品质量。三是按钮属一种普通元件，易于购买。四是线路简洁。

四、关于可调放大单元的说明。

该单元由四倍电压提升电路、转换开关电路、射随器（图1中的5.3）三部分组成。

其中四倍电压提升电路由电压提升一门（图1中的5.11）、电压提升二门（图1中的5.12）、电压提升三门（图1中的5.13）、一级提升电容（图1中的5.14）、二级提升电容（图1中的5.15）、三级提升电容（图1中的5.16）、四级提升电容（图1中的5.17）、一级积分二极管（图1中的5.18）、二级积分二极管（图1中的5.19）、三级积分二极管（图1中的5.110）、四级积分二极管（图1中的5.111）、电压提升一门输入端接地电阻（图1中的5.112）组成。

其中转换开关电路由选择按钮（图1中的5.20）、选择一门（图1中的5.21）、选择二门（图1中的5.22）、选择三门（图1中的5.23）、选择一门接地电阻（图1中的5.24）、选择引导电容一（图1中的5.25）、选择引导电容二（图1中的5.26）、选择引导电阻一（图1中的5.27）、选择引导电阻二（图1中的5.28）、选择一门的指示支路（图1中的5.29）、选择二门的指示支路（图1中的5.210）组成。

四倍电压提升电路的主要目的是，当抗性元件如电容、电感经过演示电源电源后，会产生电压下降的情况，如果直接激励显示系统，有可能发生显示不够清楚的情况，而经过该电路放大后，能量有所提升，因而是显示效果更加宏观。

该单元应具有四项重的特性，一是具有良好的放大特性，二是提升电路的输入无信号时，输出无信号，即是输出不产生附加静态电位，三是应用两输入与非门电路组成，以突出主题，四是具有放大倍率的可调，因而适应面更宽。其演示效果更好。

电压提升电路形成的原理是，电压提升一门的两个输入端并联，成为了一个非门，电压提升二门、电压提升三门的另一个输入分别成为了控制状态输入。

当抗性元件接上后，一级积分二极管等同于整流二极管，经过一级积分二极管在一级提升电容上充充满了直流电压，当电压提升电路中的电压提升一门输出端为低时，一级提升电容经过二级积分二极管向二级提升电容充电，二级提升电容成为一倍电压，当电压提升一非门输出端为高位时，电压提升一非门输出端一倍电压端叠加二级提升电容电压成为二倍电压，当电压提升二非门输出端为低时，三级提升电容被充电，该电容被充为二倍电压，当电压提升二非门输出端为高位时，二倍电压与三级提升电容电压叠加成为三倍电压。当电压提升三非门输出端为低时，四级提升电容的电压被充电，该电容被充为三倍电压，当电压提升三非门输出端为高位时，三倍电压与四级提升电容电压叠加成为四倍电压。

四倍电压提升电路，与转换开关电路共同组合后，又成为了可调整的原理。

当转换开关电路输出为高位时，对四倍电压提升电路，没有影响，而输出为低位时，对电压提升二非门与电压提升三非门封门，在门的变化中，两门输出端始终为高位，所以无法对三级提升电容与四级提升电容充电，所以最后输出，只能是两倍电压。转换开关电路中转换一非门与转换二非门的输出端所连的指示支路为状态指示，当为二倍提升时，为一种指示，当为四倍电压时为另一种指示。

转换开关电路的动作原理及优点同两输入门电子开关。

应指出同，本单元这样的组合方式有五项突出的优点：

一是当输入无信号时，一级提升电容，无电压，所以输出不可能产生倍压效果。为零伏，即是该电路的输出不产生附加静态电位。

二是特别重要的是，一级提升电容上的电压是演示电源经过测试抗性元件降压后的电压，抗性大小不同，产生的电压值也不一样，所以产生的提升电压数量也不一不样。也即是多倍电压的基础取决于抗性元件降压后的电压，提升电路的输出与所测试的抗性有着直接的关系。

三是因为采用了三门与四级提升电容， 所效率高，所以灵敏度较高。

四是该电路的输出为射随器作隔离，所以该电路有良好的负载能力

五是转换开关后，可以对放大量进行变换，这对演示效果有很大提升。

五、多点分压电路单元的说明。

本单元由多个分压级组成：每个分压级中的分压稳压管串联，每个分压级的输出接一个分压电阻到地线，最后一个分压稳压管的负极接地线。

A、线路特点是由多个参数相当的分压稳压管串联而成，每个分压稳压管对连接有分压电阻，成为分压稳压管的对地通道，从而以每个分压稳压管与分压电阻形成了一分压输出即分压级的电压输出点，当该无电压时，因分压电阻的存在，可以认为该分压级的电压输出点为低位。反之有电压输出且值高于受控门坎后，可以认为是高位输出。

B、当可调放大单元输出电压高，则能击穿的分压稳压管的数量越多。当分压输出的电压超过控制的门坎后，激励显示单元工作。

C、因为可调放大单元输出采用了射随器隔离，具有较大的负载能力，所以多点分压电路单元能采用这样的线路结构。

六、显示系统与语音级说明。

语音级由多个语音指示组成，每个分压输出的电压超过控制的门坎后，除了激励显示单元工作外还激励了语音指示，发出声音提示。

显示系统由多个显示单元组成，每个显示单元接法相同，元件相同。

显示单元由三个门、三个门输入端上偏电阻、三个下偏电阻、三个交连电容、三个显示支路组成：三个门的另一个输入端接在一起，接一个分压级的输出，每个门的输入端与电源之间接一个输入端上偏电阻，与地线之间接下偏电阻，每个门的输出端都接一个显示支路，每个显示支路由三组发光指示支路组成，最后一组发光管指示接一个交连电容一端，第一个门的显示支路所连的第一交连电容的另一端接第二个门的输入端，第二个门的显示支路所连第二交连电容的另一端接第三个门的输入端第三个门的显示支路所连的第三交连电容的另一端接第一个门的输入端。

其原理是，多点分压电路单元的每一个分压输出，连接了一个显示单元的输入控制端，所以当多点分压电路单元的每一个分压输出无电源时，显示单元的三个门的输入控制端为低位，各门被封门，所以不工作。反之，如果分压输出超过显示单元的三个门的输入控制端的门坎电压后，该显示单元起动工作。

显示单元中的显示支路中发光管发光的状态特点一是：当稳定后其中的一个门的显示支路的发光管亮，其中的两个门的显示支路的发光管熄。二是顺序发光，成为流水状，如先是第一个门的显示支路亮，第二个门与第三个门的显示支路熄，再继而是第二个门的显示支路亮，第一个门与第三个门的显示支路熄，再继而是第三个门的显示支路亮，第一个门与第二个门的显示支路熄，这种流水状态的循环的好处是，将电流的抽象概念变为了初学易理解的水流状态，如果多点分压电路单元的分压输出数越多，则所触发的显示单元越多，所显示的这种水流将流得越远。这种水流状态在自作试验线路时充满着一定的趣味。

发光管光亮规律的原理是：以第一显示单元作说明：多点分压电路单元的第一个分压输出电压超过门坎电压后，第一显示单元三门封门状态解除，之后工作状态决定于每个门的另一输入。由于在安装调试时，对第一显示单元第一个门输入端上偏电阻（图2中的9.111）、第一显示单元第一个门输入端下偏电阻（图2中的9.131）分压比超过输入门坎电压，与第一显示单元第二个门（图2中的9.12）、第一显示单元第三个门（图2中的9.13）参数有略有差异，所以第一显示单元第一个门（图2中的9.11）的输出首先为低，第一显示单元的第一个门的显示支路（图2中的9.151）的发光管先亮，第一显示单元第二个门（图2中的9.12）、第一显示单元第三个门（图2中的9.13）的输出端为高位，所带显示支路的发光管熄，第一显示单元第二个门输入端上偏电阻（图2中的9.112）向第一显示单元的第一交连电容（图2中的9.121）充电，当电压超过第一显示单元第二个门输入端电压时，第一显示单元第二个门输出端为低位，第一显示单元的第二个门的显示支路（图2中的9.152）的发光管亮，此时第一显示单元第三个门输入端上偏电阻（图2中的9.113）向第一显示单元的第二交连电容（图2中的9.122）充电，当电压超过第一显示单元第三个门（图2中的9.13）输入端电压时，第三个门输出端为低位，第一显示单元的第三个门的显示支路（图2中的9.153）的发光管亮，由于此时第一显示单元的第三交连电容（图2 中的9.123）电压不能路跃变，所以第一个门输入端电压成负压，输出端为高位，所带显示支路的发光管为熄。以后亮的规律成为稳定的闪亮规律状态。即是当第一个门输出端为高位后，与第一显示单元的第一交连电容（图2中的9.121）及第一显示单元第二个门输入端下偏电阻（图2中的9.132）成为充电回路。第二个门输入端为高位，输出端为低位。所带显示支路的发光管亮。当第一显示单元的第一交连电容（图2中的9.121）充电完毕，成隔离状态，第二个门输入端为低位，第二个门输出端为高，第二个门所带显示支路的发光管熄。同理，当第二个门输出为高时，与第一显示单元的第二交连电容（图2中的9.122）、第一显示单元第三个门输入端下偏电阻（图2中的9.133）成为充电回路。第三个门输入端为高位，输出端为低位该门所带显示支路的发光管亮。同时第三个门与第一个门的交连电容即第一显示单元的第三交连电容（图2中的9.123）不能跃变，第一个门的输入呈现负压，所以第一个门输出为高位，所带的发光管熄。根据此原理，以后发光管亮的规律再次是第一个门的显示支路亮，第二个门的显示支路熄，第三个门的显示支路熄；再后是第一个门的显示支路熄，第二个门的显示支路亮，第三个门的显示支路熄；再后是第一个门的显示支路熄，第二个门的显示支路熄，第三个门的显示支路亮，再次是第一个门的显示支路亮，第二个门的显示支路熄，第三个门的显示支路亮，按此规律形成循环成流水状。

实施后有以下突出的优点：

1、电学是物理学中重要的内容。而对初学者来说，对直流电的理解相对容易，而对具有频率的电流对电路元件的影响会感到抽象。而本仪的演示会使初学者的抽象概念变得实际。因此对深入学习电学有着积极意义。具体情况如下：

（1）、因为本演示仪中的脉冲电源可以在两输入门电子开关的切换下，可以变为脉冲电源，也可以变为直流电，所以可以清楚地演示出抗性元件（如电容，或电感）在频率为零的情况（即是直流电），与具有频率的脉冲电流情况下的物理现象是完全不同的。

如电容（电容其构造是两块不相连的导电物质平面），这种特殊的构造在在直流状态下，只可能瞬态地一次性充电，最后成为断路状态（表现为显示部分发光管只瞬态的亮一下，然后全熄）。但在在频率的脉冲电源下，却发生了戏剧性的变化，因这种不相连的两面能顺利地通过电流（表现为显示部分的发光管一直为光亮状态，成流水状）。

如电感在直流状态下，是一个很好的良导体，（表现为显示部分的发光管一直为光亮状态，成流水状，而且从头到尾）。但是在通过频率的脉冲电流时，但在在频率的脉冲电源下，却发生了戏剧性的变化，因这种首尾相连的导线却对电流存在阻力，其物理特性完全变化。（表现为显示部分的发光管只显现部分的光亮状态，成流水状，即光亮发管减少）。

（2）、本发明中演示电源电路单元的频率可调。可以演示出频率越高，对频率元件的影响效果越大，如同一参数电容，频率越高，导通性越好，（表现为显示部分的发光管显现部分的光亮状态，成流水状，光亮发管增多）。

又如同一参数电感线圈，频率越高，其呈现的阻力越大。（表现为显示部分的发光管显现部分的光亮状态，成流水状，但光亮发管减少）。

（3）、可以演示出，在同样的电压下，电容越大，容抗越小，即是对电流的阻力越小，而电感越大，则感抗越大，即是对电流的阻力越大。（表现为显示部分的发光管显现部分的光亮状态，成流水状，光亮发管增多）。

（4）、可以演示出电容中呈现容抗的大小的主要内部原因，如电容的内部不相连的两导电面越大，则容抗越小，两导电面之间的绝缘层越厚，则容抗越小。（表现为显示部分的发光管显现部分的光亮状态，成流水状，光亮发管增多）。

（5）、可以演示出电感中呈现感抗的大小的主要内部原因，如线圈的直径越大，则感抗越大，（表现为显示部分的发光管显现部分的光亮状态，成流水状，光亮发管减少）。反之感抗越少，（表现为显示部分的发光管显现部分的光亮状态，成流水状，光亮发管增多）。

（6）感抗还与线圈中的是否有导磁材料有关，并与导磁材料的性质有关。

2、两输入门电子开关为按钮电子开关，有以下突出的好处，一是按钮是一种轻触钮，手感好。二是每按一次状态变换一次，操作方便。三是可以清楚地显示出是当前控制的状态，如是直流状态，这时指示灯为一种颜色，如是脉冲的频率电源，又会成另一处颜色，在清楚明瞭整体高档。四是按钮开关在生产时不产生飞线，可以直接和印刷板产生联系，因而可进一步保证产品质量。五是按钮属一种普通元件，易于购买。这些优点，也便于试验电路购买。

3、在可调放大单列采用了转换开关，提升了整体的性能，其原因是实现了放大灵敏度的进一步可调，拓宽了演示效果，同时该部分指示清楚，同时具有两输入门电子开关的一切优点。

4 、显示的量化效果好，一是本仪具有四倍电压提升电路，因而具有较高的灵敏度，特别是对当容抗较大时，亦能清楚显示。二是四倍电压提升电路的输入直接采用经过测试件的压降后电压，所以有很强的跟踪性，即是保证了所测件的不同，其显示效果不同，具有严格的科学性。三是四倍电压提升电路输入为零时，其输出信号为零，不存在初始电位，进一步保证了显示的准确。四是增加了转换开关后，可以对放大量进行变换，这对演示效果有很大提升。

5、显示的观感效果好，一是本仪有光显示与声显示并存，增加了趣味效果，观看者寓教于乐。二是光显示呈现流水状态，容易把抽象概念(如电流)理解为所熟悉的的流水状，根据发光管亮的多少与“路程”远近，很容易理解多种参与之间的相互关系。三是光显示动感性强，能增加眼球的吸引力。

6、可以演示出电阻、绝缘体、电流的概念，演示出当电压一定时，电流与电阻之间的关系。电阻越大，电流越小的视觉效果。以让年纪更小的学生建立更基础的电学知识。

7、因为上述几点原因，同时所本仪属于最初级的普及型的演示仪。适应面广，小学与中学都适合，因而需求量大，而本仪易生产，调试简单，成本低，便于普及。

8、本发明线路精简，各单元联系科学，可操作性很强，因此可以启发学生自行试验安装，通过自制，可以进一步提高学生动手能力与实践水平，这对提高学生素质有着积极的意义。而本发明在自制上有以下特点，因而十分适合自制。

一是各单元独立，可以以单元为单位通电检验。而且每个单元充满着一定趣味性，如显示单元，成功后发光管光亮为流水循环状，如可调放大单元，可以演变出出提高电压的趣味现象。

二是各单元间之间连接科学，基本上不会产生故障，所以在完成单元调试后，就可完成整体工作。

三是有源件几乎全为两输入与非门，因此便于初学者对两输入与非门的认识，由于有源件品种单一，重点突出，有利于初学者学习，避免繁而厌学，或贪多不烂的情况。

四是这种简单的两输入非门逻辑关系，经过不同的组合，可以演变成系列的逻辑关系，与多种功能，因而可以引导初学者积极思维，拓展想象空间，有利于提高素质教育。

五是两输入与非门电路在构造上仅比非门多了一输入，但在线路演变上，比非门的变化更多，而且线路简。

附图说明

图1是一种两输入与非门式频率观察仪的除显示系统外的各分部电子电路图。

图中：1.0、切换按钮；1.1、开关与非门一；1.2、开关与非门二；1.3、开关与非门三；1.4、开关三非门的接地电阻；1.5、开关引导电容一；1.6、开关引导电容二；1.7、开关引导电阻一；1.8、开关引导电阻二；1.9、开关一非门指示支路；1.10、开关二非门指示支路；2.1、脉冲一门；2.2、脉冲二门；2.3、隔离门；2.4、脉冲电容；2.5、脉冲电阻一；2.6、脉冲电阻二；3.1、测试孔一；3.2、测试孔二；5.11、电压提升一门；5.12、电压提升二门；5.13、电压提升三门；5.14、一级提升电容；5.15、二级提升电容；5.16、三级提升电容；5.17、四级提升电容；5.18、一级积分二极管；5.19、二级积分二极管；5.110、三级积分二极管；5.111、四级积分二极管；5.112、电压提升一门输入端接地电阻；5.20、选择按钮；5.21、选择一门；5.22、选择二门；5.23、选择三门；5.24、选择一门接地电阻；5.25、选择引导电容一；5.26、选择引导电容二；5.27、选择引导电阻一；5.28、选择引导电阻二；5.29、选择一门的指示支路；5.210、选择二门的指示支路；5.3、射随器；6.11、一级分压稳压管；6.12、一级分压电阻；6.21、二级分压稳压管；6.22、二级分压电阻；6.N1、最后一级分压稳压管；6.N2、最后一级分压电阻；7.1、第一语音指示；7.2、第二语音指示；7.N最后一个语音指示；9.1、显示单元一；9.2、显示单元二；9.N、最后一个显示单元。

图2是一种两输入与非门式频率观察仪中的显示系统电路图。

图中：5.3、射随器；6.11、一级分压稳压管；6.12、一级分压电阻；6.21、二级分压稳压管；6.22、分压二级接地电阻；6.N1、最后一级分压稳压管；6.N2、最后一级分压电阻；9.1、显示单元一；9.2、显示单元二；9.N、最后一个显示单元；9.11、第一显示单元第一个门；9.12、第一显示单元第二个门；9.13、第一显示单元第三个门；9.111、第一显示单元第一个门输入端上偏电阻；9.112、第一显示单元第二个门输入端上偏电阻；9.113、第一显示单元第三个门输入端上偏电阻；9.121、第一显示单元的第一交连电容；9.122、第一显示单元的第二交连电容；9.123、第一显示单元的第三交连电容；9.131、第一显示单元第一个门输入端下偏电阻；9.132、第一显示单元第二个门输入端下偏电阻；9.133、第一显示单元第三个门输入端下偏电阻；9.151、第一显示单元的第一个门的显示支路，9.152、第一显示单元的第二个门的显示支路；9.153、第一显示单元的第三个门的显示支路。

具体实施方式

图1、图2共同描述了具体实施的一种方式。

一、选元件：按图选定有源件，脉冲电阻一由可调电阻与固定电阻串联而成。所有门均采用两输入的与非门。射随器选用NPN型三极管；所有二极管均为面贴合型二极管。

二、焊接：除显示系统的各电子电路按图1连接，显示系统如图2所示焊接。

三、调试。

1、检查与调试演示电源电路单元。

断掉两输入门电子开关单元与演示电源电路中脉冲一门（图1中的2.1）之间的连接，用示波器的红表笔接隔离门（图1中的2.3）的输出端，在通电后，示波器应显示为振荡，调整脉冲电容（图1中的2.4）与脉冲电阻一（图1中的2.5）的值，可调整其振荡的频率。

2、检查与调试两输入门电子开关单元。

用万用表检查。

用万用表的正极连接开关与非门三（图1中的1.3）的输出端，此时应为高位，否则开关三非门的接地电阻（图1中的1.4）脱焊，或将切换按钮（图1中的1.0）连错，使开关与非门三的输入端成了高位。当按下切换按钮时，该门输出端应为低位。

用万用表的正极连接开关与非门一（图1中的1.1）的输出端，同时按下切换按钮，之后松手，此时开关与非门一的输出端应为发生一次变化，如由低位变为高，或由高位变为低。如果不正确，则是开关引导电容一（图1中的1.5）与开关引导电阻一（图1中的1.7）回路的连线错误。

用万用表的正极连接开关与非门二（图1中的1.2）的输出端，同时按下按钮开关，之后松手，此时开关与非门二的输出端应为发生一次变化，此时开关与非门二的输出端应为发生一次变化，如由低位变为高，或由高位变为低。如果不正确，则是开关引导电容二（图1中的1.6）与开关引导电阻二（图1中的1.8）回路的连线错误。

每按一次切换按钮，开关一非门指示支路（图1中的1.9）、开关二非门指示支路（图1中的1.10）会变化一次，始终为一亮一熄，如不正确，则是指示支路中的发光管极性焊反。

3、检查与调试可调放大单元。

（1）、检查与调试四倍电压提升电路。

用示波器检查，用示波器热端依次连接四倍电压提升电路的各检测输出端，冷端接地。同时断掉转换开关电路的输出。

A、用一个电容或电感连接在测试孔上，用示波器热端连接测试孔二（图1中的3.2），此时示波器有振荡波形显示，否则是线路有错。

B、用示波器热端连接一级提升电容（图1中的5.14）正端，此时示波器的波形为直流状，否则是一级积分二极（图1中的5.18）管焊错。

C、用示波器热端连接电压提升一门（图1中的5.11）的输出端，此时示波器应显示振荡状，否则是电压提升一门的输入回路断线。

D、用示波器热端连接二级积分二极管的负端（图1中的5.19）正端，此时示波器的波形为直流状，但幅度应比一级提升电容处的振幅高一倍。如不正确则是二级提升电容（图1中的5.15）焊错或失效。

E、用示波器热端连接三级积分二极管的负端（图1中的5.110），此时示波器的波形为直流状，但幅度应为一级提升电容处振幅的三倍。如不正确则是三级提升电容（图1中的5.16）焊错或失效。

F、用示波器热端连接四级积分二极管的负端（图1中的5.111），此时示波器的波形为直流状，但幅度应为一级提升电容处振幅的四倍。如不正确则是四级提升电容（图1中的5.17）焊错或失效。

（2）、可调放大电路单元可调状况。

用万用表检查，用示波器热端连接四倍电压提升电路的最后输出端，冷端接地。在检查前首先恢复转换开关电路与四倍电压提升电路的连线。

A、按选择按钮（图1中的5.20），当转换开关电路的输出为高位时，万用表应为一级提升电容的四倍电压。

B、按选择按钮，当转换开关电路的输出为低位时，万用表应为一级提升电容的二倍电压。否则是转换开关电路中的三个门的元件失效，即是该输入端失效。

（2）、检查调试可调放大电路单元的射随输出情况：在之前应调整切换开关，其调试方法如前两输入门电子开关单元。

4、检查与调试多点分压电路。

用示波器或万用表检查，用万用表的热端依次接该电路各分压输出的电压。

在测试孔上，连接一个测试电容，调节演示电源电路单元的频率，加大频率，此时多点分压电路的各输出分压，会出现较高电压的分压输出会增多。

在测试孔上，连接一个测试电感，调节演示电源电路单元的频率，加大频率，此时多点分压电路的各输出分压，会出现较高电压的分压输出会减少。

5、检查与调试显示系统，以其中的一个显示单元为例。

A、在灯亮的流水循环过程中，显示支路的规律是一是一亮两熄，二是顺序亮，不断循环。即是第一个门的显示支路亮，第二个门的显示支路熄，第三个门的显示支路熄；再后是第一个门的显示支路熄，第二个门的显示支路亮，第三个门的显示支路熄；再后是第一个门的显示支路熄，第二个门的显示支路熄，第三个门的显示支路亮，再次是第一个门的显示支路亮，第二个门的显示支路熄，第三个门的显示支路亮，按此规律形成循环成流水状。

B、调节循环的频率，调节上偏电阻、下偏电阻与交连电容，使之符合要求，其规律是阻容越小，循环越快，反之越慢。

6、检查演示电源电路单元为直流状态下的工作情况。

用切换按钮将演示电源电路单元切换在直流状态下，此时示波器的显示为直流，而且最后输出的电压幅值与在一级提升电容测试点电压幅值近似，略小一些。

在测试孔上，连接不同阻值的电阻，如果阻值越小，则亮的显示单元越多。

在测试孔上，连接一个测试电容，这时显示单元会出现瞬态的亮一下。

在测试孔上，连接一个容量较大的电容，这时显示单元会出现瞬态的亮一下，而且所亮的发光管会增多。

在测试孔上，连接一个测试电感，这时会出现所有显示单元亮的情况。