[發(fā)明專利]一種電容充放電演示電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510631121.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105139734B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣思中;白雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G09B23/18
• 分類號(hào): G09B23/18
• 代理公司: 廣西南寧明智專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司45106
• 代理人: 農(nóng)勁風(fēng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種教學(xué)用的電容充放電演示電路，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電容充放電電路是一種重要的動(dòng)態(tài)電路，常用于方波振蕩電路、波形變換電路和定時(shí)電路，是電路分析課程的主要內(nèi)容之一。因電容的充放電電流比較小，或充放電速度比較快，電容充放電現(xiàn)象不易觀察到。為了直觀演示電容充放電現(xiàn)象，特別是演示充放電的電流變化規(guī)律，我們希望提供一種電容充放電演示電路，用于電路分析課程教學(xué)，幫助學(xué)生理解電容充放電電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電容充放電演示電路，用于電路分析課程教學(xué)，幫助學(xué)生理解電容充放電電路。

本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案如下：

一種電容充放電演示電路，其特征是：該電路包括RC充放電電路和壓控電流源電路，其中所述RC充放電電路設(shè)有一個(gè)二選一開(kāi)關(guān)SW1，開(kāi)關(guān)SW1的兩個(gè)選擇端分別接+2.5V電源端和地端，開(kāi)關(guān)SW1的公共端依次串接電容C1和電阻R1后接入地端，電容C1和電阻R1之間的連接線上還連接有一條電壓輸出線；所述壓控電流源電路采用雙運(yùn)放芯片TL082提供運(yùn)放U1，運(yùn)放U1的3腳與所述RC充放電電路的電壓輸出線相連接，8腳接+9V電源端，4腳接-9V電源端，NPN三級(jí)管Q1基極和發(fā)射極分別與PNP三級(jí)管Q2的基極和發(fā)射極相并聯(lián)，并聯(lián)的基極連接運(yùn)放U1的1腳，并聯(lián)的發(fā)射極分兩路，一路串接電阻R2后接入地端，另一路與運(yùn)放U1的2腳相連接，三級(jí)管Q1的集電極連接發(fā)光二極管D1的負(fù)極，發(fā)光二極管D1的正極連接+9V電源端，三級(jí)管Q2的集電極連接發(fā)光二極管D2的正極，發(fā)光二極管D2的負(fù)極連接-9V電源端。

本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)高輸入阻抗的壓控電流源，把RC充放電電路的電阻壓降轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鬏敵?，然后利用輸出電流?qū)動(dòng)LED燈，從而實(shí)現(xiàn)RC充放電電流到LED燈亮度的轉(zhuǎn)變，因此可以由LED燈亮度變化演示RC充放電電流的變化。用本電路來(lái)進(jìn)行教學(xué)演示，可以使學(xué)生能更直觀地觀測(cè)到電容充放電的電流變化規(guī)律，從而幫助學(xué)生理解電容充放電電路。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本電容充放電演示電路包括RC充放電電路和壓控電流源電路，其中所述RC充放電電路設(shè)有一個(gè)二選一開(kāi)關(guān)SW1，開(kāi)關(guān)SW1的兩個(gè)選擇端分別接+2.5V電源端和地端，開(kāi)關(guān)SW1的公共端依次串接電容C1和電阻R1后接入地端，電容C1和電阻R1之間的連接線上還連接有一條電壓輸出線；所述壓控電流源電路采用雙運(yùn)放芯片TL082提供運(yùn)放U1，運(yùn)放U1的3腳與所述RC充放電電路的電壓輸出線相連接，8腳接+9V電源端，4腳接-9V電源端，NPN三級(jí)管Q1基極和發(fā)射極分別與PNP三級(jí)管Q2的基極和發(fā)射極相并聯(lián)，并聯(lián)的基極連接運(yùn)放U1的1腳，并聯(lián)的發(fā)射極分兩路，一路串接電阻R2后接入地端，另一路與運(yùn)放U1的2腳相連接，三級(jí)管Q1的集電極連接發(fā)光二極管D1的負(fù)極，發(fā)光二極管D1的正極連接+9V電源端，三級(jí)管Q2的集電極連接發(fā)光二極管D2的正極，發(fā)光二極管D2的負(fù)極連接-9V電源端。

本電路的發(fā)光二極管D1用于演示電容C1充電電流，發(fā)光二極管D2用于演示電容C1放電電流，二選一開(kāi)關(guān)SW1用于控制電容C1的充電和放電。

當(dāng)開(kāi)關(guān)SW1接+2.5V電源端時(shí)，+2.5V電源對(duì)電容C1充電，充電電流由強(qiáng)變?nèi)?，電阻R1的壓降正比于充電電流的變化，也由高變低，由最大值2.5V變?yōu)?V，變化時(shí)間正比于充電時(shí)間常數(shù)R1C1。在充電過(guò)程，運(yùn)放U1的3腳正相輸入端電壓為電阻R1的壓降，為正電壓，運(yùn)放U1、三極管Q1、電阻R2、發(fā)光二極管D1組成壓控電流源，流經(jīng)發(fā)光二極管D1的電流正比于運(yùn)放U1的3腳正相輸入端電壓，因此也正比于電阻R1的壓降，正比于電容C1充電電流。由此我們可以觀察到發(fā)光二極管D1由亮變暗直至熄滅的過(guò)程。

當(dāng)開(kāi)關(guān)SW1接地端時(shí)，電容C1經(jīng)電阻R1放電，放電電流由強(qiáng)變?nèi)酰娮鑂1的壓降正比于放電電流的變化，也由高變低，由最大值2.5V變?yōu)?V，變化時(shí)間正比于充電時(shí)間常數(shù)R1C1。在放電過(guò)程，運(yùn)放U1的3腳正相輸入端電壓為電阻R1的壓降，為負(fù)電壓，運(yùn)放U1、三極管Q2、電阻R2、發(fā)光二極管D2組成壓控電流源，流經(jīng)發(fā)光二極管D2的電流正比于運(yùn)放U1的3腳正相輸入端電壓，因此也正比于電阻R1的壓降，正比于電容C1放電電流。由此我們可以觀察到發(fā)光二極管D2由亮變暗直至熄滅的過(guò)程。