电容器是一种用途十分广泛的电子元件，具有储能作用，在物理、电工与电子技术等学科的教学中，都用了较大篇幅介绍其结构、特性参数、作用，特别是它的充放电过程，在延时、定时和自动控制电路中得到普遍应用.
在研究电容器充放电过程的实验中，一般用电压表或万用表来测量电容器端电压的变化，电压表与电容器并联，电容器会通过电压表的内阻放电，使电容器的充放电过程受到影响。笔者用集成运放LM324制作了一款电容器充放电显示器，显示器是用集成运放做成的电压比较器来测量电容器的端电压，然后通过发光二极管来显示电容器的充放电过程。
本教具有如下特点及用途：误差小，因集成运放的输入电阻极大，测量时几乎对电容器充放电过程没有影响；从显示器上还能看到电容端电压与充电电源电压比值UC/E的变化；将指示灯连接成一条电容器充电的指数规律曲线，使电容器充放电过程十分直观；如与秒表结合，能对电容器充放电过程进行定量分析，作出电容器充放电曲线；显示器还可以用来演示横一数转换实验。
在电容器充放电过程中，显示器的发光二极管会依次点亮，视觉上给人一种美的享受，能大大激发学生的学习兴趣。
一、工作原理
显示器电路主要由电容器充放电电路、分压器、电压比较器和发光显示等部分分组成（见上图）。电容器充电电源电压E=9V（见中图），集成运放LM32；4的供电电压为2E=18V，Sl为电源开关，LED13为电源指示灯。
电容器充放电电路由电源E、电阻R、电位器RP、电容器C、开关S2等组成。S2→“a”，电容器充电．S2一“b”，电容器放电。电容量C的大小通过插接容量不同的电容器来控制。充放电电阻的大小可通过调节RP和接插阻值不同的R来控制，电容器的充放电时间常数T=(RP+R)C。
分压器由R1~R13组成。电阻串连分压届分别给电压比较器A1_A12提供基准电压，AI~A8的基准电压：URlcn=O.IE、UHWZ=0.2E…UREF8=0.8E，A9—A12的基准电压：
UREF9=0.85E、UREF10=0.9E…UREF12≈0.998E.
电压比较器由3块四运放LM324（共12个集成运放）组成，由E+E’供电，运放的同桐输入端接检测信号输入端，将它们并连后接到电容器正极。
发光显示部分由限流电阻R14~R25、发光二极管LEDI~LED12等组成。
电容器端电压Ue随电容器充放电而变化，每个电压比较器的基准电压都不相同，将UC送给各电压比较器与它们的基准电压进行比较，若电压比较器的基准电压小于Ut．，则该比较器输出高电平，驱动发光二极管发光，LEDl_LED12,会随着Ue的升高被逐渐点亮，也会随着Ue的降低而逐渐熄灭。
显示器还可以用来演示模一数转换实验。电容器端电压Uc的变化为模拟信号，通过分压器和电压比较器后输出的是与之对应的数字信号。通过LED被点亮的个数可知道Ue的高低，即实现了模数转换。
二、制作材料
145mmx95mm实验用万能电路板1块，凹运放LM324集成块3块，电阻：
5.lkΩ17只（其中2.55kΩ的电阻是由2只5.lkΩ的电阻并联得到）、LkΩ12只、100Ω1只．22kΩ电位器1只，用于插接的各种容值电容器和各种阻值电阻若干，红色高亮度LED13只，8mmx8mmx8mm带自锁按钮开关2个，多孔插座2个，9V容最(250mAh～300mAh)层叠电池2节．9V电池钮扣线2根。
三、制作方法
1．在万能电路板上贴上白纸，根据万能电路板上的矩阵焊点在纸上绘出电容器的充放电指数规律曲线，裁去曲线右下角部分，如下图所示。
2．按中图、下图所示，先装好3块LM324，再装其他元件。
3．根据电路板的大小，用502胶水、AB胶和有机塑料板做个外壳，在面板上挖些小孔，让所有LED和按钮开关都露出壳外，以便观察和操作，然后在面板上贴上白纸，并在纸上标出坐标及有关文字说明，如右图、左图所示。
五、使用方法
1．先插接上合适的R和C（其耐压值必须高于电源电压），再台上电源开关。
2．观察电容器充放电过程：将S2一“a”，电容器充电；S2一“b”，电容器放电。通过显示器上LED可观察到电容器充放电的快慢及端电压Ue的变化情况。从LEDl~LED8．Ue每升高O.lE点亮一只：Uc升至0.8E以后，从LED9～1．ED12，Ue每升高0.05E点亮一只。
当C=O时，电压比较器的信号检测端通过R、RP接到电源正极．I．F.DI~LED12将都点亮。
3．对电容器充放电过程进行定量分析：在将S2一“a”，电容器开始充电的同时，按下秒表开始计时，以后每亮一只I,FD按一下秒表，分别记下点亮它们所需的时间，然后绘出电容器的充电曲线，进行有关定量分析。同理可绘出电容器的放电曲线。
4．演示模一数转换实验：Uc的变化属模拟信号，点亮LED的只数与Ue的高低成正比，即实现了模一数转换。
5．电池要使用9V高容量(250mAh~300mAh)层叠电池。
注：当集成运放供电电压为18V时，接机电流约135mA（流过Slb的电流）．流过Sla的电流为1.5mA~2mA。整机功率约2.5W。
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