[实用新型]一种电容充放电演示电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学用的电容充放电演示电路，属于电子技术领域。

背景技术

电容充放电电路是一种重要的动态电路，常用于方波振荡电路、波形变换电路和定时电路，是电路分析课程的主要内容之一。因电容的充放电电流比较小，或充放电速度比较快，电容充放电现象不易观察到。为了直观演示电容充放电现象，特别是演示充放电的电流变化规律，我们希望提供一种电容充放电演示电路，用于电路分析课程教学，帮助学生理解电容充放电电路。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电容充放电演示电路，用于电路分析课程教学，帮助学生理解电容充放电电路。

本实用新型所采取的具体技术方案如下：

一种电容充放电演示电路，其特征是：该电路包括RC充放电电路和压控电流源电路，其中所述RC充放电电路设有一个二选一开关SW1，开关SW1的两个选择端分别接+2.5V电源端和地端，开关SW1的公共端依次串接电容C1和电阻R1后接入地端，电容C1和电阻R1之间的连接线上还连接有一条电压输出线；所述压控电流源电路采用双运放芯片TL082提供运放U1，运放U1的3脚与所述RC充放电电路的电压输出线相连接，8脚接+9V电源端，4脚接-9V电源端，NPN三级管Q1基极和发射极分别与PNP三级管Q2的基极和发射极相并联，并联的基极连接运放U1的1脚，并联的发射极分两路，一路串接电阻R2后接入地端，另一路与运放U1的2脚相连接，三级管Q1的集电极连接发光二极管D1的负极，发光二极管D1的正极连接+9V电源端，三级管Q2的集电极连接发光二极管D2的正极，发光二极管D2的负极连接-9V电源端。

本实用新型通过设计一个高输入阻抗的压控电流源，把RC充放电电路的电阻压降转变为电流输出，然后利用输出电流驱动LED灯，从而实现RC充放电电流到LED灯亮度的转变，因此可以由LED灯亮度变化演示RC充放电电流的变化。用本电路来进行教学演示，可以使学生能更直观地观测到电容充放电的电流变化规律，从而帮助学生理解电容充放电电路。

附图说明

图1是本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本电容充放电演示电路包括RC充放电电路和压控电流源电路，其中所述RC充放电电路设有一个二选一开关SW1，开关SW1的两个选择端分别接+2.5V电源端和地端，开关SW1的公共端依次串接电容C1和电阻R1后接入地端，电容C1和电阻R1之间的连接线上还连接有一条电压输出线；所述压控电流源电路采用双运放芯片TL082提供运放U1，运放U1的3脚与所述RC充放电电路的电压输出线相连接，8脚接+9V电源端，4脚接-9V电源端，NPN三级管Q1基极和发射极分别与PNP三级管Q2的基极和发射极相并联，并联的基极连接运放U1的1脚，并联的发射极分两路，一路串接电阻R2后接入地端，另一路与运放U1的2脚相连接，三级管Q1的集电极连接发光二极管D1的负极，发光二极管D1的正极连接+9V电源端，三级管Q2的集电极连接发光二极管D2的正极，发光二极管D2的负极连接-9V电源端。

本电路的发光二极管D1用于演示电容C1充电电流，发光二极管D2用于演示电容C1放电电流，二选一开关SW1用于控制电容C1的充电和放电。

当开关SW1接+2.5V电源端时，+2.5V电源对电容C1充电，充电电流由强变弱，电阻R1的压降正比于充电电流的变化，也由高变低，由最大值2.5V变为0V，变化时间正比于充电时间常数R1C1。在充电过程，运放U1的3脚正相输入端电压为电阻R1的压降，为正电压，运放U1、三极管Q1、电阻R2、发光二极管D1组成压控电流源，流经发光二极管D1的电流正比于运放U1的3脚正相输入端电压，因此也正比于电阻R1的压降，正比于电容C1充电电流。由此我们可以观察到发光二极管D1由亮变暗直至熄灭的过程。

当开关SW1接地端时，电容C1经电阻R1放电，放电电流由强变弱，电阻R1的压降正比于放电电流的变化，也由高变低，由最大值2.5V变为0V，变化时间正比于充电时间常数R1C1。在放电过程，运放U1的3脚正相输入端电压为电阻R1的压降，为负电压，运放U1、三极管Q2、电阻R2、发光二极管D2组成压控电流源，流经发光二极管D2的电流正比于运放U1的3脚正相输入端电压，因此也正比于电阻R1的压降，正比于电容C1放电电流。由此我们可以观察到发光二极管D2由亮变暗直至熄灭的过程。