本例介紹的電容器充放電演示器，能用發(fā)光二極管生動(dòng)、形象、直觀地演示出電容器充、放電的物理過(guò)程，將該演示器用于教學(xué)，可加深學(xué)生對(duì)電容器儲(chǔ)能特性的理解認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
電路工作原理
該電容器充放電演示器電路由十位線(xiàn)性led點(diǎn)/線(xiàn)顯示驅(qū)動(dòng)集成電路ic(lm3914)、發(fā)光二極管vl1-vllo、充/放電控制開(kāi)關(guān)s、 電阻器rl-r4和電容器c組成，如圖2-7所示。

圖2-7電容器充放電演示器電路(一)

lm3914內(nèi)部由輸入緩沖器、10級(jí)電壓比較器 (由分壓器和比較器組成)、顯示模擬選擇電路、1.25v基準(zhǔn)電源電路等組成。模擬信號(hào)從其5腳 (輸入端)加入，經(jīng)輸入緩沖器放大后，送至10級(jí)電壓比較器的反相輸出端，與各電壓比較器正相輸大端的分壓器上基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。每級(jí)分壓器上的基準(zhǔn)電壓為0.125v，逐級(jí)比較電平分別為0.125v、0.25v、0.375v、0.5v…1.25v。當(dāng)輸入模擬信號(hào)電壓低于0.125v時(shí)，10級(jí)比較器均輸出高電平;當(dāng)輸入信號(hào)電壓高于0.125v時(shí)，電壓比較器1輸出低電平 (1腳);當(dāng)輸入信號(hào)電壓高于0.25v時(shí)，電壓比較器2輸出低電平 (18腳)…當(dāng)輸入信號(hào)電壓高于1.25v時(shí)，電壓比較器10輸出低電平 (10腳)。若將這10個(gè)輸出端接上發(fā)光二極管，即可線(xiàn)性地顯示出輸大模擬信號(hào)的大小。lm3914的9腳為顯示模式轉(zhuǎn)換端，將該腳接地或懸空時(shí)，顯示模式為點(diǎn)狀 (led單級(jí)發(fā)光);•將該腳接正電源端 (vcc)時(shí)，顯示模式為線(xiàn)狀 (逐級(jí)發(fā)光)。該電容器充放電演示器電路為線(xiàn)狀顯示模式。演示時(shí)，將充/放電選擇開(kāi)關(guān)s撥至 "1"位置，+6v電壓經(jīng)s和•rl對(duì)電容器c充電，使ic的5腳電壓逐漸上升，lc內(nèi)l0個(gè)電壓比較器的輸出端依次輸出低電平，vll-vllo逐個(gè)被點(diǎn)亮，演示了電容器充電過(guò)程。將s置于"2"位置時(shí)，c無(wú)放電回路，ic的5腳電壓和各輸出端電壓不變，vll-vllo點(diǎn)亮的數(shù)量維持不變，表明電容器有存儲(chǔ)電能的特性。將s置于"3"位置時(shí)，c經(jīng)過(guò)ri對(duì)地放電，使ic的5腳電壓逐漸下降，10個(gè)電壓比較器的輸出端又依次輸出高電平，vllo、vlg…vll逐個(gè)熄滅，演示了電容器放電過(guò)程。更換不同容量的電容器或改變r(jià)l的阻值，可以改變電容器的充放電時(shí)司常數(shù)，從而改變vll-vllo點(diǎn)亮的速度及時(shí)間長(zhǎng)短。
元器件選擇
rl-r4均選用1/4w或l/8w碳膜電阻器。
c選用耐壓值為16v的鋁電解電容器。
vll-vllo均選用p5mm或p8mm的高亮度發(fā)光二極管。
s選用單極三位撥動(dòng)式開(kāi)關(guān)。