Pulse technic unit 1

เอกสารประกอบการสอน

วิชาพัลสเทคนิค รหัสวิชา 3105-2002 ตรงตามจุดประสงครายวิชา มาตรฐานวิชา และคําอธิบายรายวิชา หลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2546 ของสํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา

โดย

สุชาญ นาคนอย

แผนกวิชาชางอิเล็กทรอนิกส วิทยาลัยเทคนิคกําแพงเพชร สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา

2 พัลสเทคนิค (3105-2002)

คํานํา เอกสารประกอบการสอนของรายวิชาพัลสเทคนิค รหัสวิชา 3105 - 2002 ฉบับนี้มีเนื้อหา ตรงตามหลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2546 ของสํานักงานคณะกรรมการการ อาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ การกําหนดหัวขอเรื่อง หัวขอ เนื้อหา และกิจกรรมการเรียนรู ใหสอดคลองกับคําอธิบาย รายวิช า มาตรฐานรายวิช า และตรงจุดประสงครายวิ ชา ผู เรี ยบเรียงดํ าเนินจั ดทําเนื้อ หาเอกสาร ประกอบการสอน โดยการเนนผูเรียนเปนสําคัญและใหสอดคลองกับหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง ในทุ ก กิ จกรรมการเรี ยน และใหผูเ รีย นไดแบ งกลุมชวยกัน คิดช วยกัน ทํา ช วยกัน แกปญหา โดย เนื้อหารายวิชามีจํานวน 14 หนวย ในแตละหนวยการเรียนรูไดมีหัวขอเนื้อหา จุดประสงคการเรียนรู รูป และมีตัวอยางแสดงวิธีการคํานวณเหมาะสมสําหรับนัก ศึกษาในระดับประกาศนียบัตรวิช าชีพ ชั้นสูง (ปวส.) ซึ่งจะประกอบดวย หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ หนวยที่ 2 วงจร RC อินติเกรเตอร หนวยที่ 3 วงจร RC ดิฟเฟอเรนติเอเตอร หนวยที่ 4 วงจรคลิปเปอร หนวยที่ 5 วงจรแคลมเปอร หนวยที่ 6 วงจรลดทอนสัญญาณ หนวยที่ 7 วงจรสวิตช หนวยที่ 8 วงจรทริกเกอร หนวยที่ 9 วงจร ชมิตตทริกเกอร หนวยที่ 10 วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 11วงจรอะสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 12 วงจรไบสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 13 วงจรสรางสัญญาณไทมเบส หนวยที่ 14 วงจรซิงโครไนซ เอกสารประกอบการสอนเผยแพรฉบับนี้ อาจมีขอบกพรองและผิดพลาดประการใด ผูเ รียบ เรีย งขอนอ มรับขอ บกพรองและผิดพลาด รวมทั้งคําติ ชมทุก ประการ และขอนํา ขอ บกพรองและ ผิดพลาดดังกลาวมาปรับปรุงแกไขเอกสารประกอบการสอนใหสมบูรณยิ่ง ๆ ขึ้นไป ขอขอบคุณไว ณ โอกาสนี้ สุชาญ นาคนอย

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 3

สารบัญ หนาที่ หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 1.1 รูปคลื่นสัญญาณ 1.2 การรวมรูปคลื่นสัญญาณ 1.3 รูปคลื่นพัลสทางทฤษฎี 1.4 รูปคลื่นพัลสทางปฏิบัติ สรุป คําศัพททายบท กิจกรรมการเรียนรู แบบฝกหัด เอกสารอางอิง ใบงาน แบบประเมินพฤติกรรมบุคคล แบบประเมินพฤติกรรมกลุม เฉลยแบบทดสอบและแบบฝกหัด เฉลยใบงานที่ 1

6 8 11 13 15 20 21 22 23 24 25 26 27 34 43

4 พัลสเทคนิค (3105-2002)

รายละเอียดวิชา ชื่อวิชา พัลสเทคนิค (Pulse Techniques)

รหัสวิชา 3105-2002

จุดประสงครายวิชา 1. เพื่อใหสามารถวิเคราะหรูปสัญญาณไฟฟาและวงจรพัลสและสวิตชิง ในงานอิเล็กทรอนิกส 2. เพื่อใหสามารถปฏิบัติงานออกแบบวงจรพัลสไดตามขอกําหนด 3. เพื่อใหมีกิจนิสัยในการทํางานดวยความประณีต รอบคอบ ปลอดภัย ตระหนักถึงคุณภาพของงาน และมีจริยธรรมในงานอาชีพ

มาตรฐานรายวิชา 1.

2.

3.

4.

สรางรูปสัญญาณไฟฟาตาง ๆ ตามขอกําหนด สรางวงจรแปลงรูปสัญญาณไฟฟาตามขอกําหนด วัดและทดสอบคุณสมบัติวงจรพัลส ประยุกตใชวงจรพัลสในงานอิเล็กทรอนิกส

คําอธิบายรายวิชา ศึกษาหลักการ และปฏิบัติการออกแบบวงจรและสรางรูปสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ วงจรแปลงรูปสัญญาณ วงจรคลิปเปอรและแคลมเปอร วงจรลดทอนสัญญาณ วงจรอินติเกรเตอร วงจรดิฟเฟอเรนติเอเตอร วงจรสวิตช ชมิตตทริกเกอร วงจรมัลติไวเบรเตอร วงจรทริกเกอร วงจร สรางสัญญาณไทมเบส และการซิงโครไนซ

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 5

หนวยการสอน หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ หนวยที่ 2 วงจร RC อินติเกรเตอร หนวยที่ 3 วงจร RC ดิฟเฟอเรนติเอเตอร หนวยที่ 4 วงจรคลิปเปอร หนวยที่ 5 วงจรแคลมเปอร หนวยที่ 6 วงจรลดทอนสัญญาณ หนวยที่ 7 วงจรสวิตช หนวยที่ 8 วงจรทริกเกอร หนวยที่ 9 วงจรชมิตตทริกเกอร หนวยที่ 10 วงจรโมโนสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 11 วงจรอะสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 12 วงจรไบสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 13 วงจรสรางสัญญาณไทมเบส หนวยที่ 14 วงจรซิงโครไนซ

6 พัลสเทคนิค (3105-2002)

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ หัวขอเนื้อหา 1.1 1.2 1.3 1.4

รูปคลื่นสัญญาณ การรวมรูปคลื่นสัญญาณ รูปคลื่นพัลสในทางทฤษฎี รูปคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ

สาระสําคัญ 1.1 รูปคลื่นสัญญาณ สามารถเกิดขึ้นไดจากแหลงกําเนิดสัญญาณตางชนิดกันซึ่งจะทําใหได รูปคลื่นสัญญาณขึ้นมาที่แตกตางกัน คลื่นสัญญาณพื้นฐาน ไดแก คลื่นไซน คลื่นเอียง คลื่นขั้นบันได และคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล 1.2 การรวมรูปคลื่นสัญญาณ หากนํารูปคลื่นสัญญาณพื้นฐานแบบตาง ๆ ไดแ ก คลื่นไซน คลื่นเอียง คลื่นขั้นบันได และคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลมารวมกัน ทําใหเราไดรูปคลื่นสัญญาณรูปใหม ไดแก คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นฟนเลื่อย คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส คลื่นอินติเกรต และคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร 1.3 รูปคลื่นพัลสในทางทฤษฏี มีลักษณะคลายกับรูปคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีการเปลี่ยนแปลง ระดับแรงดันอยางรวดเร็วจากระดับแรงดันสูงสุดไปยังระดับแรงดันต่ําสุดและเปลี่ยนแปลงจากระดับ แรงดันต่ําสุดไปยังระดับแรงดันสูงสุดอยางรวดเร็ว ซึ่งจะมีชวงเวลาทีม่ ีพัลส (t p ) ไมเทากับชวงเวลาที่ ไมมีพัลส (t s ) เขียนสมการได t p  t s 1.4 รูปคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ มีลัก ษณะรูปรางที่ไมเปนคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉากเหมือนกับ คลื่นพัลสในทางทฤษฎีที่เปนคลื่นพัลสสี่เหลี่ยมมุมฉาก ในการหาคาคุณลักษณะของคลื่นพัลสในทาง ปฏิบัติจะตองกําหนดจุดคาวัดที่ระดับแรงดัน 10% และ 90% ของคลื่นพัลสนั้น โดยหาจากสมการ แรงดันเฉลี่ยของคลื่นพัลส

E av

=

E100%  E 90% 2

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 7

จุดประสงคการเรียนรู จุดประสงคทั่วไป 1. เพื่อใหมีความรู ความเขาใจ และมีทักษะเกี่ยวกับรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ และ มีคุณลักษณะพึงประสงค คุณธรรม จริยธรรม และกิจนิสัยในงานอาชีพที่ดี จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. บอกรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ได 2. บอกการรวมรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ได 3. อธิบายรูปคลื่นพัลสในทางทฤษฎีและในทางปฏิบัตไิ ด 4. คํานวณคารูปคลื่นพัลสในทางทฤษฎีและในทางปฏิบัติได

8 พัลสเทคนิค (3105-2002)

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ บทนํา คลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ เกิดขึ้นไดจากแหลงกําเนิดสัญญาณไฟฟาตางชนิดกัน ทําให ไดรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาที่แตกตางกัน รูปคลื่นพื้นฐาน ไดแก คลื่นไซน คลื่น เอียง คลื่นขั้นบัน ได และคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล ซึ่งเมื่อนํา รูปคลื่นพื้นฐานมารวมตัวกันจะทําใหไดรูปคลื่น ใหมเกิดขึ้น ไดแก คลื่นสี่เหลี่ยม คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นพัลส คลื่นอินติเกรต และคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร รูปคลื่นพัลส เปนรูปคลื่นที่ถูกนํามาใชงานในระบบดิจิตอลอิเล็กทรอนิกสเปนสวนมาก เพื่อ นํามาใชสําหรับการควบคุมในระบบการทํางาน ซึ่งจะประกอบดวยสวนขอบขาขึ้น สวนขอบขาลง ความกวางพัลส ชองวางของพัลส ชวงเวลาทีเ่ กิดพัลสซ้ํา อัตราสวนการเกิดพัลสซ้ํา คาแรงดันสูงสุด คาแรงดันเฉลี่ย ระดับแรงดันพัลส และคาดิวตีไซเคิล รูปคลื่นพัลสในทางทฤษฏี จะมีลักษณะคลายกับรูปคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีการเปลี่ยนแปลง ระดับแรงดันอยางรวดเร็วจากระดับแรงดันสูงสุดไปยังระดับแรงดันต่ําสุดและเปลี่ยนแปลงจากระดับ แรงดันต่ําสุดไปยังระดับแรงดันสูงสุดอยางรวดเร็ว มีชวงระยะเวลารูปคลื่นเปนความกวางพัลส (t p ) ไมเทากับชวงเวลาของรูปคลื่นที่เปนชองวางพัลส (t s ) รูปคลื่นพัลสทั้งในทางปฏิบัติ มีลักษณะรูปคลื่นไมเปนรูปคลื่น สี่เหลี่ยมมุมฉาก แตจะเกิด ความลาดเอียงของรูปคลื่น ซึ่งรูปคลื่ นพัลสในทางปฏิบัติ ประกอบดวย สวนชวงเวลาขอบขาขึ้ น ชวงเวลาขอบขาลง ชวงเวลาทีม่ พี ัลส ชวงเวลาที่ไมมีพัลส ชวงเวลาที่เ กิดพัล สซ้ํา ระดับแรงดัน 10% และระดับแรงดัน 90% ของรูปคลื่นพัลส 1.1 รูปคลื่นสัญญาณ คลื่นสัญญาณไฟฟาแบบลักษณะตาง ๆ จะเกิดขึ้นจากแหลงตนกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน รูปคลื่นทางเอาตพุตที่ออกมาจึงมีความแตกตางกันไป สัญญาณไฟฟาที่ไดจะถูกนําไปใชงานกับวงจร อิเล็กทรอนิกสทั้งดานอนาล็อกและดิจิตอล เพื่อนําไปใชควบคุมการทํางานของวงจรอิเล็กทรอนิกส ดวยรูปคลื่นสัญญาณ ดังนั้นจําเปนตองศึกษาทําความเขาใจเกี่ยวกับรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ คลื่นสัญญาณพื้นฐานจะมีรูปรางลักษณะของสัญญาณไฟฟาในรูปแบบตาง ๆ โดยมีชื่อเรียก ตามลักษณะรูปรางของรูปคลื่นที่แตกตางกัน ไดแก คลื่นไซน (Sine wave) คลื่นเอียง (Ramp wave) คลื่นขั้นบันได (Step wave) และคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล (Exponential wave)

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 9

1.1.1 คลื่นไซน เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด (Amplitude) โดยมีลักษณะของ การเปลี่ยนแปลงคาแรงดันเพิ่มขึ้นทางบวกจนถึงคาแรงดันสูงสุด และเปลี่ยนแปลงคาแรงดันทางลบ ลดลงจนถึงคาแรงดันสูงสุดทางลบ จากนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันมาทางบวกสลับกับทางลบ กลับไปกลับมาเชนนี้ตลอดเวลา แสดงดังรูปที่ 1.1

รูปที่ 1.1 ลักษณะคลื่นไซน เมื่อนําคลื่นไซนปอนเปนสัญญาณอินพุตกับวงจรอิเล็กทรอนิกสที่ประกอบดวยอุปกรณตัว ตานทาน ตัวเหนี่ยวนํา และตัวเก็บประจุ ทําใหไดรูปคลื่นสัญญาณเอาตพุตยังคงเปน รูปคลื่นไซน เหมือนเดิม ไมมีการเปลี่ยนแปลง เพียงแตอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงเฉพาะทางดานขนาดหรือเฟสของ สัญญาณเทานั้น 1.1.2 คลื่นเอียง เปนรูปคลื่นสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงลักษณะเปนเชิงเสนทีม่ อี ัตราคงที่ มีความลาดเอียง ทางแนวตั้งหรือแนวนอนในลักษณะของเสนตรง อาจมีมุมลาดเอียงมากหรือนอย แสดงดังรูปที่ 1.2

รูปที่ 1.2 ลักษณะคลื่นเอียง

10 พัลสเทคนิค (3105-2002)

1.1.3 คลื่นขั้นบันได เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณอยางทันทีทันใด จากระดับ แรงดันคาหนึ่งเปนระดับแรงดันอีกคาหนึ่ง เชน เปลี่ยนระดับแรงดัน 0 V (ศูนยโวลต) ขึ้นเปนระดับ แรงดันบวก หรือจากระดับแรงดัน 0 V (ศูนยโวลต) ลงเปนระดับแรงดันลบ แสดงดังรูปที่ 1.3

คลื่นขั้นบันได คลื่นขั้นบันได ขอบขาขึ้น ขอบขาลง รูปที่ 1.3 ลักษณะคลื่นขั้นบันได การเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณรูปคลื่นขั้นบันไดในทางทฤษฎี ถือวาชวงเวลาในการ เปลี่ยนแปลงเปนศูนยไมตองนํามาพิจารณา สวนในทางปฏิบัติการเปลี่ยนแปลงของระดับรูปคลื่น ขั้นบันไดสั้นมากจึงตองมีเวลาเขามาเกี่ยวของ ดังนั้นการนําคลื่นขั้นบันไดไปใชงานจริงจะตองทําให เวลาเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณเพิ่มขึ้น (Step Up) หรือระดับสัญญาณลดลง (Step Down) ให นอยที่สุด เพื่อไมใหสงผลกระทบตอการทํางานของวงจรดิจิตอล 1.1.4 คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล เปนรูปคลื่นที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณของสถานะการทํางานตัวเก็บประจุขณะที่ มีการเก็บประจุและคายประจุของแรงดัน ทําใหเกิดสัญญาณเปนรูปคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลที่ตกครอม ตัวเก็บประจุ แสดงดังรูปที่ 1.4

รูปที่ 1.4 ลักษณะคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 11

1.2 การรวมรูปคลื่นสัญญาณ หากนํารูปคลื่นสัญญาณพื้นฐานแบบตาง ๆ ไดแก คลื่นไซน คลื่นเอียง คลื่นขั้นบันได และ คลื่นเอ็กซโพเนนเชียลมารวมกัน ทําใหไดสัญญาณรูปคลื่นใหม ไดแก คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นฟนเลื่อย คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส คลื่นอินติเกรต และคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร 1.2.1 คลื่นสามเหลี่ยม เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมของคลื่นเอียงขาขึ้นและคลื่นเอียงขาลง โดยที่มีมุม และระยะเวลาเอียงเทากันทุกสัญญาณรูปคลื่น แสดงดังรูปที่ 1.5

รูปที่ 1.5 ลักษณะคลื่นสามเหลี่ยม 1.2.2 คลื่นฟนเลื่อย เปนรูปคลื่นสัญญาณเกิดจากการรวมของคลื่นเอียงขาขึ้นและคลื่ นขั้นบันไดขอบขาลง โดยทีม่ ีมุมและระยะเวลาเอียงขาขึ้นมากกวามุมและระยะเวลาเอียงขาลง แสดงดังรูปที่ 1.6

รูปที่ 1.6 ลักษณะคลื่นฟนเลื่อย 1.2.3 คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เปนรูปคลื่นที่เกิดจากการรวมของคลื่นขั้นบันไดขอบขาขึ้นกับคลื่นขั้นบันไดขอบขาลง โดยมีคาของชวงเวลาที่มพี ัลส (t p ) กับชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) เทากัน เขียนเปนสมการได t p  t s แสดงดังรูปที่ 1.7

12 พัลสเทคนิค (3105-2002)

รูปที่ 1.7 ลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส 1.2.4 คลื่นอินติเกรต เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมกันของคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้น และ คลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลง โดยมีชวงระยะเวลาเทากัน แสดงดังรูปที่ 1.8

รูปที่ 1.8 ลักษณะคลื่นอินติเกรต 1.2.5 คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมกันระหวางคลื่นขั้นบันไดขอบขาขึ้นกับคลื่น เอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลง และคลื่นขั้นบันไดขอบขาลงกับคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้น เขาดวยกัน โดยมีชวงระยะเวลาทีเ่ ทากัน แสดงดังรูปที่ 1.9

รูปที่ 1.9 ลักษณะคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 13

1.3 คลื่นพัลสในทางทฤษฎี ลักษณะคลื่นพัล ส มีรูปรางคลายกับคลื่นสี่เ หลี่ยมจัตุรัสที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดั น อยางรวดเร็วจากระดับแรงดันสูงสุดไปยังระดับแรงดันต่ําสุด และเปลี่ยนจากระดับแรงดัน ต่ําสุดไป ระดับแรงดันสูงสุ ดอยางรวดเร็ว โดยมีช วงเวลาที่มีพัลส (t p ) ไมเ ทา กับ ชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) สามารถเขียนสมการได t p  t s แสดงดังรูปที่ 1.10 แรงดัน (V) Pulse Width

Rise Time Fall Time

10 V

5V

Vp Eav

Time Pulse tp

Time Space prt prf

เวลา (s)

ts

รูปที่ 1.10 สวนประกอบคลื่นพัลสในทางทฤษฎี จากรูปที่ 1.10 เปนสวนประกอบของคลื่นพัลสในทางทฤษฎี มีคําอธิบายดังนี้ 1) Vp คือ คาแรงดันสูงสุดของรูปคลื่นพัลส (เทากับ 10 Vp ) 2) Rise Time คือ ขอบขาขึ้น เปนชวงเวลาที่เปลี่ยนแปลงแรงดันจาก 0 V เปน 10 V 3) Fall Time คือ ขอบขาลง เปนชวงเวลาที่เปลี่ยนแปลงแรงดันจาก 10 V เปน 0 V 4) t p (Time Pulse) คือ ชวงเวลาที่มีพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 5) t s (Time Space) คือ ชวงเวลาที่ไมมีพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 6) prt (Pulse Repletion Time) คือ ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา หรือเรียกวา คาบเวลา (Time) หาไดจากสมการ prt = t p  t s มีหนวยเปน วินาที (s) 7) prf (Pulse Repletion Frequency) คือ ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา หรือเรียกวา ความถี่ (frequency) หาไดจากสมการ prf = 1 มีหนวยเปน เฮิรตซ (Hz) T

8) E av คือ คาแรงดันเฉลี่ยของคลื่นพัลส มีหนวยเปน โวลต (V) 9) ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle) คือ คาอัตราสวนที่เปนรอยละของชวงเวลาที่มีพัลส (t p ) กับ ชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) หาไดจากสมการ

tp T

 100

หรือ

PW  100 prt

14 พัลสเทคนิค (3105-2002)

ตัวอยางที่ 1.1 จงคํานวณหาคาพารามิเตอรตาง ๆ ของคลื่นพัลสในทางทฤษฎี แรงดัน (V) 12 8 4 เวลา (ms)

1 2 3 4 5 6 7 8

รูปที่ 1.11 คํานวณคลื่นพัลสในทางทฤษฎี 1.

2.

3.

4.

ชวงเวลาทีม่ ีพัลส (tp) และชวงเวลาที่ไมมีพัลส (ts) ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา (prf) ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle)

วิธีทํา หาคา ชวงเวลาทีม่ ีพัลส

tp tp

หาคา ชวงเวลาทีไ่ มมีพัลส

ts ts

หาคา ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา

หาคา ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา

prt

= = = =

prt

= = =

prf

= = = =

หาคา ดิวตีไซเคิล

prf

=

D

= =

D

=

T  ts

5 ms – 3 ms = 2 ms T  tp

5 ms – 2 ms = 3 ms tp  ts

2 ms + 3 ms 5 ms 1 T 1 5 ms 1 5  103 1,000 5

200 Hz tp

 100 prt 2  100 5

40 %

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 15

สรุป จากการวิเคราะหคาพารามิเตอรตาง ๆ ของรูปคลื่นในทางทฤษฏี มีดังนี้ ชวงเวลาที่มีพัลส (tp) = 2 ms ชวงเวลาที่ไมมีพัลส (ts) = 3 ms ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) = 5 ms ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) = 200 Hz ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle) = 40 % 1.4 คลื่นพัลสในทางปฏิบัติ ลักษณะคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ มีรูปรางทีไ่ มเปนคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉากเหมือนกับคลื่นพัลส ในทางทฤษฎีทเี่ ปนคลื่นพัลสสี่เหลี่ยมมุมฉาก ในการหาคาคุณลัก ษณะของคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ ตองกําหนดจุดคาวัดที่ระดับแรงดัน 10% และระดับแรงดัน 90% ของคลื่นพัลส แสดงดังรูปที่ 1.12

รูปที่ 1.12 สวนประกอบของคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ จากรูปที่ 1.12 เปนสวนประกอบของคลื่น พัลสในทางปฏิบัติ หรือเรียกอีก อยางหนึ่งว า พัลสพารามิเตอร (Pulse Parameter) มีลักษณะประกอบดวย ชวงเวลาขอบขาขึ้น (Rise Time) หรือ t r ชวงเวลาขอบขาลง (Fall Time) หรือ t f , ชวงเวลาทีม่ ีพัลส (Time Pulse) หรือ t p , ชวงเวลาทีไ่ มมีพัลส (Time Space) หรือ t s ไดกําหนดคาพารามิเตอรตาง ๆ ดังนี้

16 พัลสเทคนิค (3105-2002)

1) ชวงเวลาขอบขาขึ้น (t r ) เปนชวงระยะเวลาขอบขาขึ้นเริ่มตั้งแตระดับแรงดัน 10% จนถึงคาระดับแรงดัน 90% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 2) ชวงเวลาขอบขาลง (t f ) เปนชวงระยะเวลาขอบขาลงเริ่มตั้งแตระดับแรงดัน 90% จนถึงคาระดับแรงดัน 10% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 3) ความกวางพัลส (Pulse Width) เปนคาความกวางของพัลส โดยการวัดคาจาก ความกวางพัลสตรงที่ 50% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 4) ชองวางพัลส (Space Width) เปนคาความกวางของชองวางพัลส โดยวัดคาจาก ความกวางพัลสตรงที่ 50% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 5) ชวงเวลาทีเ่ กิดพัลสซ้ํา (prt) หรือ T เปนชวงระยะเวลาในสวนของความกวางพัลส กับชองวางพัลสรวมกัน โดยวัดคาความกวางพัลสตรงที่ 50% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 6) คาแรงดันเฉลี่ยของคลื่นพัลส ( E av : Average Pulse Amplitude) เปนคาเฉลี่ยทีไ่ ด จากการคํานวณคาระดับแรงดันสูงสุดที่ 100% ทางขอบขาขึ้น (E100% ) และคาระดับแรงดันต่ําที่ 90% ทางขอบขาลง (E90% ) หาไดจากสมการ E av  E100%  E90% มีหนวยเปน โวลต (V) 2

ตัวอยางที่ 1.2 จงคํานวณหาคาพารามิเตอรตาง ๆ ของคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div …2.V… Time/Div …2.µs…

รูปที่ 1.13 คลื่นพัลสในทางปฏิบัติ

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 17

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8. วิธีทํา

ชวงเวลาขอบขาขึ้น (t r ) ชวงเวลาขอบขาลง (t f ) ความกวางพัลส (Pulse Width) ชองวางพัลส (Space Width) ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา (prf) แรงดันเฉลี่ยของพัลส (E av ) ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle)

หาคา ชวงเวลาขอบขาขึ้น

tr

หาคา ชวงเวลาขอบขาลง

tf

หาคา ความกวางพัลส

PW

หาคา ชองวางพัลส

SW

หาคา ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา prt หาคา ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลส prf

= = = = = = = = = = =

1 ชอง × 2 µs 2 µs 1 ชอง × 2 µs 2 µs 8 ชอง × 2 µs 16 µs 6 ชอง × 2 µs 12 µs 14 ชอง × 2 µs 28 µs

=

1 28 s 1 28  10 6

=

prf หาคา แรงดันเฉลี่ยของพัลส

E av

=

1  106 28

= =

35.71 kHz

= = E av

1 prt

=

E 100%  E 90% 2 (12  2V )  (10.8  2V ) 2 24V  21.6 V 2

22.80 V

18 พัลสเทคนิค (3105-2002)

หาคา ดิวตีไซเคิล

D D

=

PW  100% prt

=

16 s  100% 28 s

=

57. 14 %

สรุป จากการวิเคราะหคาพารามิเตอรตาง ๆ ของคลื่นในทางปฏิบัติ มีดังนี้ ชวงเวลาขอบขาขึ้น (t r ) = 2 µs ชวงเวลาขอบขาลง (t f ) = 2 µs ความกวางพัลส (Pulse Width) = 16 µs ชองวางพัลส (Space Width) = 12 µs ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) = 28 µs ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) = 35.71 kHz แรงดันเฉลี่ยของพัลส (Eav ) = 22.80 V ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle) = 57.14 % ตัวอยางที่ 1.3 จงคํานวณหาคาพารามิเตอรตาง ๆ ของรูปคลื่นเอาตพุตจากเครื่องออสซิลโลสโคป ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div ....2.V....

Time/Div ...2.ms...

รูปที่ 1.14 รูปคลื่นเอาตพุตจากเครื่องออสซิลโลสโคป 1.

2.

3.

4.

5.

6.

ความกวางพัลส (Pulse Width) ชองวางพัลส (Space Width) ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ขนาดของแรงดัน (E) ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle)

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 19

วิธีทํา

หาคา ความกวางพัลส

PW

หาคา ชองวางพัลส

SW

หาคา ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา prt หาคา ชวงความถี่ที่เกิดพัลส prf

= = = = = =

3 ชอง × 2 ms 6 ms 2 ชอง × 2 ms 4 ms 5 ชอง × 2 ms 10 ms

=

1 prt

=

1 10 ms 1 10  10 3 1  103 10

= = prf

=

100 Hz

หาคา ขนาดของแรงดัน

E

= =

2.5 ชอง × 2V 5 Vp

หาคา ดิวตีไซเคิล

D

=

PW  100% prt 6 ms  100% 10 ms

= D

=

6  10 3  100% 10  10 3

=

60 %

สรุป จากการวิเคราะหคาพารามิเตอรตาง ๆ ของคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ มีดังนี้ ความกวางพัลส (PW) = 6 ms ชองวางพัลส (SW) = 4 ms ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) = 10 ms ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) = 100 Hz ขนาดแรงดัน (E) = 5 Vp ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle) = 60 %

20 พัลสเทคนิค (3105-2002)

สรุปหนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ถือไดวาเปนสิ่งที่สําคัญมากสําหรับวงจรอิเ ล็กทรอนิก ส ทั้งทางดานอนาล็อ กและดานดิ จิตอล เนื่องจากหลักการทํางานของวงจรอิเล็ก ทรอนิ กส นอกจาก ตองการแรงดันไฟตรงและกระแสไฟฟา ทํางานแลว ในวงจรอิ เล็กทรอนิก สยังตอ งอาศั ยรูปคลื่ น สัญญาณไฟฟารูปรางลักษณะตาง ๆ สําหรับการทํางานเชนกัน ไดแก วงจรขยายเสียง วงจรหรี่ไฟฟา 220 VAC วงจรดิจิตอล วงจรคอมพิวเตอร วงจรตั้งเวลา และวงจรนับ เป นตน ซึ่งตองใชรู ปคลื่ น สัญญาณไฟฟาทั้งสิ้น ดังนั้น ศึกษาเรียนรูเกี่ยวกับรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ นั้น ถือไดวาเปนความรูพื้นฐาน ที่สําคัญมากกอนศึกษาเรื่องวงจรอิเล็ก ทรอนิกสอื่น ๆ และจําเปนสําหรับผูที่ตองการศึกษาเพื่อนํา ความรูแ ละทักษะไปประกอบอาชีพทางดานวิชาชางไฟฟา - อิเล็กทรอนิกส ซึ่งจะกลาวเรื่อ งการนํา รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ไปใชงานกับวงจรพัลสและวงจรดิจิตอลในหนวยการเรียนตอไป

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 21

คําศัพททายบท หนวยที่ 1 Signal Signal Waveform Sine Wave Ramp Wave Step Wave Exponential Wave Square Wave Pulse Wave Triangular Wave Sawtooth Wave Integrator Wave Differentiator Wave Rise Time Fall Time Pulse Width Space Width Time Pulse Time Space Pulse Repetition Time Pulse Repetition Frequency Pulse Parameter Time Frequency Peak Voltage Average Voltage Duty Cycle

สัญญาณ รูปคลื่นสัญญาณ คลื่นไซน คลื่นเอียง คลื่นขั้นบันได คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส คลื่นพัลส คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นฟนเลื่อย คลื่นอินติเกรต คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร ขอบขาขึ้น ขอบขาลง ความกวางพัลส ชองวางพัลส ชวงเวลาที่มีพัลส ชวงเวลาที่ไมมีพัลส ชวงเวลาทีเ่ กิดพัลสซ้ํา ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา พัลสพารามิเตอร คาบเวลา ความถี่ แรงดันสูงสุด แรงดันเฉลี่ย ดิวตีไซเคิล

22 พัลสเทคนิค (3105-2002)

กิจกรรมการเรียนรู กิจกรรมในหองเรียน 1. ใหผูเรียนแบงกลุม ๆ ละ 3 - 4 คน พรอมใหผูเรียนรวมกันศึกษาเนื้อหาหนวยที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ จากเอกสารประกอบการสอนรายวิชาพัลสเทคนิค รหัส 3105-2002 หรือศึกษาจากเอกสารอื่น ๆ ที่เกี่ยวของ 2. ใหผูเรียนแตละกลุมรวมกันปฏิบัติงานตามหัวขอที่กําหนดไวตามใบงานที่ 1 3. คัดเลือกตัวแทนกลุมในการสรุปผล และตอบขอซักถามในหองเรียน 4. ประเมินผลการปฏิบัติงานของผูเรียนดานจิตพิสัย พุทธพิสัย และทักษะพิสัย กิจกรรมนอกหองเรียน 1. ใหทําแบบฝกหัด หนวยที่ 1 2. ใหทองคําศัพททายบท หนวยที่ 1 3. ใหทบทวนเนื้อหาที่เรียนแลว และศึกษาคนควาเนื้อหาความรูที่จะเรียนในครั้งตอไป

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 23

แบบฝกหัด หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ คําชี้แจง

1. ใหผูเรียนทําแบบฝกหัดแบบเติมคํา จํานวน 10 ขอ 2. ใหผูเรียนเขียนคําตอบลงในชองวางใหถูกตอง 3. ใหผูเรียนสามารถใชเครื่องคํานวณได

1. รูปคลื่นสัญญาณ หมายถึง …….…..…………………………………………..………..…………. ……………………………………………………………………………………………………...

2. คลื่นไซนเปนรูปคลื่นที่มกี ารเปลี่ยนแปลงในลักษณะ ………….…………………………….…… ……………………………………………………………………………………………………...

3. คลื่นเอียงเปนรูปคลื่นที่มีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะ ……………….……………………….…… ……………………………………………………………………………………………………...

4. คลื่นเอียงขาขึ้นรวมกับคลื่นเอียงขาลงไดเปนคลื่น ………..………….……….……………...……

5. คลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้นรวมกับเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลงไดเปนคลื่น ………..….……

6. คลื่นฟนเลือ่ ยเกิดการรวมตัวของคลื่น …………….………….. กับคลื่น …..…..……..……...……

7. คลื่นพัลสในทางทฤษฎีมีชวงระยะเวลาของความกวางพัลส (tp) กับชองวางพัลส (ts) ที่ ……..….... ………………………………………………………………………………………………………...

8. prf : Pulse Repetition Frequency หมายถึง …………………………………..…..………..……….

9. Duty Cycle หมายถึง ………………………………………………….…………...…..……….…..

10. กําหนดให PW = 6 ms และ prt = 10 ms จงคํานวณหา Duty Cycle มีคาเทากับ …………..….. %

24 พัลสเทคนิค (3105-2002)

เอกสารอางอิง ชิงชัย ศรีสุรัตน. พัลสเทคนิค. กรุงเทพฯ : สํานักพิมพจิตรวัฒน, 2551. ปติภาคย ปนรอด. วงจรพัลสและดิจิตอล. กรุงเทพฯ : บริษัทสํานักพิมพเอมพันธ จํากัด, 2551. บรรจง พลขันธ. วงจรพัลสและดิจิตอล. กรุงเทพฯ : สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ, 2546. พันธศักดิ์ พุฒิมานิตพงศ. วงจรพัลสและสวิตชิ่ง. กรุงเทพฯ : บริษัท เอช.เอ็น.กรุฟ จํากัด, 2544. พันธศักดิ์ พุฒิมานิตพงศ และคณะ. วงจรพัลสและดิจิตอล. กรุงเทพฯ : สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ, 2547. สุริยัน ศรีสวัสดิ์กุล. พจนานุกรม วิศวกรรมไฟฟาอิเล็กทรอนิกส. กรุงเทพฯ : บริษัทสกายบุก ส จํากัด, 2544.

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 25

ใบงานที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 1. จุดประสงคการเรียนรู 1.1 อธิบายและเขียนรูปคลื่นสัญญาณแบบตาง ๆ ได 1.2 ปฏิบัติใชงานเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาตาง ๆ ได 1.3 ปฏิบัติใชงานเครื่องกําเนิดสัญญาณความถี่ได 1.4 ปฏิบัติตอประกอบวงจร วัด และบันทึกคาตาง ๆ ได 2. เครื่องมือและอุปกรณ 2.1 เครื่องออสซิลโลสโคป แบบ 2 เสนภาพ 2.2 เครื่องกําเนิดสัญญาณ

จํานวน จํานวน

1 1

เครื่อง เครื่อง

3. ทฤษฎี สัญญาณไฟฟา จะเกิดจากแหลงตนกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกันทําใหรูปสัญญาณเอาตพุตที่ ไดจึงมีความแตกตางกันออกไป ซึ่งสัญญาณไฟฟาไดถูกนําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสทั้งทาง ดานอนาล็อกและดานดิจิตอล เพื่อนําไปใชในการควบคุมการทํางานของวงจรอิเล็กทรอนิกส คลื่นไซน เปนรูปคลื่น สัญญาณที่มีก ารเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด (Amplitude) โดยจะมี ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันเพิ่มขึ้นทางบวกจนถึงคาแรงดันสูงสุด และมีการเปลี่ยนแปลง คาแรงดันทางลบลดลงจนถึงคาแรงดันสูงสุดทางลบ จากนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันทางบวก สลับกับทางลบกลับไปกลับมาเชนนี้ตลอดเวลา แสดงดังรูปที่ 1.15

รูปที่ 1.15 ลักษณะคลื่นไซน

26 พัลสเทคนิค (3105-2002)

คลื่นสามเหลี่ยม เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมกันของคลื่นเอียงขาขึ้น และ คลื่นเอียงขาลงเขาดวยกัน โดยที่มีมุมและระยะเวลาเอียงเทากัน แสดงดังรูปที่ 1.16

รูปที่ 1.16 ลักษณะคลื่นสามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เปนรูปคลื่นที่เกิดจากการรวมกันของคลื่นขั้นบันไดขอบขาขึ้นกับ คลื่นขั้นบันไดขอบขาลง โดยชวงเวลาที่มีพัลส (t p ) กับชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) มีคาเทากัน สามารถ เขียนสมการได t p  t s แสดงดังรูปที่ 1.17

รูปที่ 1.17 ลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 27

4. ลําดับขั้นการทดลอง 4.1 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.18

รูปที่ 1.18 แสดงการวัดคลื่นไซน 4.2 ปอนสัญญาณรูปคลื่นไซน มีความถี่ 100 Hz ขนาดแรงดัน 5 Vp  p 4.3 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพุต ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.1 ตารางกราฟเวลาที่ 1.1 สัญญาณเอาตพุต

ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = …....… V Time/Div = …….… s

คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = ……… V/Div × ……… ชอง = …...….. Vp-p เวลา = …….… s T/Div × ….…... ชอง = ….…… s ความถี่ = …………… = ……...……. = ……...……. Hz

28 พัลสเทคนิค (3105-2002)

4.4 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.19

รูปที่ 1.19 แสดงการวัดคลื่นสามเหลี่ยม 4.5 ปอนสัญญาณรูปคลื่นสามเหลี่ยม มีความถี่ 1 kHz ขนาดแรงดัน 10 Vp  p 4.6 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพุต ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.2 ตารางกราฟเวลาที่ 1.2 สัญญาณเอาตพุต

ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = …....… V Time/Div = ….…… s

คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = ……… V/Div × ……… ชอง = …...….. Vp-p เวลา = …….… s T/Div × ….…... ชอง = ….…… s ความถี่ = …………… = ……...……. = ……...……. Hz

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 29

4.7 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.20

รูปที่ 1.20 แสดงการวัดคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส 4.8 ปอนสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีความถี่ 10 kHz ขนาดแรงดัน 15 Vp  p 4.9 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพุต ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.3 ตารางกราฟเวลาที่ 1.3 สัญญาณเอาตพุต

ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = …....… V Time/Div = ….…… s

คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = ……… V/Div × ……… ชอง = …...….. Vp-p เวลา = …….… s T/Div × ….…... ชอง = ….…… s ความถี่ = …………… = ……...……. = ……...……. Hz

30 พัลสเทคนิค (3105-2002)

ขอควรระวัง : 1. ระวังการตอสายสัญญาณอินพุตเครื่องออสซิลโลสโคปกับสายสัญญาณเอาตพุตเครื่อง กําเนิดสัญญาณใหถูกตอง คือ สายสัญญาณขั้ว (+) กับ ขั้ว (+) และ ขั้ว (-) กับ ขั้ว (-) 2. หลีกเลี่ยงการใชออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณในบริเวณที่ถูกแสงแดด โดยตรง มีอุณหภูมิและความชื้นสูง รวมทั้งในบริเวณที่มีฝุนละอองมากหรือมีการสั่นสะเทือน 3. ไมควรเพิ่มความสวางของเสนแสงใหมากเกินไป ซึ่งจะทําใหผิวที่ฉาบสารเรืองแสง หลอด CRT ของเครื่องออสซิลโลสโคปเสื่อมไดงาย 4. ระวังอยาใหสัญญาณที่เอาตพุตลัดวงจร ขอแนะนํา : 1. การเก็บรักษาเครื่องออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณความถีค่ วรเก็บอยาง ระมัดระวังใหหางจากสภาพแวดลอมที่มีความชื้น อุณหภูมิสูงเกินไป และหางจากบริเวณทีจ่ ะมี การสั่นสะเทือนและมีสนามแมเหล็ก นอกจากนี้ควรมีการทําความสะอาดจอภาพเปนครั้งคราว โดยใชผาเช็ดเบา ๆ 5. สรุปผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………..… …….………………………………………………………………………………………………...… …………………………………………………………………………………………………...……. ……….……………………………………………………………………………………………...… ……………………………………………………………………………………………………...…. ……………………………………………………………………………………………………...…. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………..…. ……………………………………………………………………………………………………...…. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………..…. ……………………………………………………………………………………………..…………. ……………………………………………………………………………………………..………….

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 31

6. คําถามทายการทดลอง 6.1 จากการทดลองคลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยม มีลักษณะรูปคลื่นแตกตางกัน หรือไม เพราะเหตุใด 6.2 จากการทดลองคลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม และคลื่นสี่เหลี่ยม มีชวงความถี่ที่แตกตางกัน เพราะเหตุใด 6.3 คลื่นไซน นําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสใดไดบาง 6.4 คลื่นสี่เหลี่ยม นําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสใดไดบาง 6.5 ผูเรียนสามารถนําความรูที่ไดจากการทดลองไปใชกับชีวิตประจําวันไดอยางไร

32 พัลสเทคนิค (3105-2002)

แบบประเมินผลพฤติกรรมบุคคล ใบงานที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ดานคุณลักษณะที่พึงประสงค / คุณธรรม จริยธรรม (จิตพิสัย) คะแนน ที่ ชือ่ -สกุล

รักชาติ ระเบียบ วินัย 3

ประณีต สนใจใฝรู รอบคอบ เศรษฐกิจ รวม ความคิด ความ ปลอดภัย มนุษย คะแนน สรางสรรค ซื่อสัตย ในงาน สัมพันธ 3 3 3 3 15

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

ระดับของคะแนนยอย 3 = มาก, 2 = ปานกลาง, 1 = นอย เกณฑการประเมินผล 11-15 = มาก, 6-10 = ปานกลาง, 1-5 = นอย บันทึกขอเสนอแนะ ปญหา/อุปสรรค และอื่น ๆ ของผูเรียน ……………………………………………………………………………….……………………………………… …………………………………………………………………………….……..………………………….…….……

ลงชื่อ ………..…………… ครูผูสอน

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 33

แบบประเมินผลพฤติกรรมกลุม ใบงานที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ดานความรูและทักษะ (พุทธิพิสยั และทักษะพิสัย) คะแนน กลุมที่

จัดเตรียม วัสดุอุปกรณ 3

ปฏิบัติตอ ประกอบวงจร 3

บันทึกคา ผลการทดลอง 3

อภิปราย สรุป รวม ผลการทดลอง ผลการทดลอง คะแนน 3 3 15

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

ระดับของคะแนนยอย 3 = ดี, 2 = พอใช, 1 = ปรับปรุง เกณฑการประเมินผล 11-15 = ดี, 6-10 = พอใช, 1-5 = ปรับปรุง บันทึกขอเสนอแนะ ปญหา/อุปสรรค และอื่น ๆ ของผูเรียน ……………………………………………………………………………….……………………………………… …………………………………………………….…………………….……..………………………….……………

ลงชื่อ ………..…………… ครูผูสอน

34 พัลสเทคนิค (3105-2002)

เฉลยแบบทดสอบและแบบฝกหัด หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ แบบทดสอบกอนเรียน หนวยที่ 1 1. ความหมายของรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาตรงกับขอใด ก. เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด ข. เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเวลา ค. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่เหมือนกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่เหมือนกัน ง. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่แตกตางกัน จ. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่เหมือนกัน 2. ขอใดเปนรูปคลื่นสัญญาณพื้นฐาน ก. คลื่นสามเหลี่ยม, คลื่นฟนเลื่อย ค. คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส, คลื่นขั้นบันได จ. คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร, คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล

ข. คลื่นไซน, คลื่นเอียง ง. คลื่นอินติเกรต, คลื่นเอียง

3. รูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณอยางทันทีทันใดคือขอใด ก. คลื่นขั้นบันได ข. คลื่นเอียง ค. คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล ง. คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส จ. คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร 4. รูปคลื่นเอียงขาขึ้นและคลื่นเอียงขาลงมารวมกัน ทําใหไดเปนรูปคลื่นขอใด ก. คลื่นฟนเลื่อย ข. คลื่นสามเหลี่ยม ค. คลื่นสี่เหลี่ยม ง. คลื่นอินติเกรต จ. คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 35

5. ขอใดเปนสัญลักษณของรูปคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร ก.

ข.

ค.

ง.

จ.

6. รูปคลื่นที่เกิดจากการรวมตัวของคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้นและคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล ขอบขาลง ตรงกับรูปคลื่นขอใด ก.

ข.

ค.

ง.

จ.

7. ขอใดคือความหมายของรูปคลื่นพัลสในทางทฤษฎี ก. มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของความลาดเอียงและมุมของคลื่นอยางรวดเร็ว ข. มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของแอมพลิจูดอยางรวดเร็ว ค. มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของความถี่อยางรวดเร็ว ง. มีการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันอยางรวดเร็ว โดยมีชวงเวลา t p  t s จ. มีการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันอยางรวดเร็ว โดยมีชวงเวลา t p  t s 8. ขอใดคือลักษณะของรูปคลื่นพัลส ก.

ข.

ค.

ง.

จ.

36 พัลสเทคนิค (3105-2002)

จากรูปขางลางนี้ ใหตอบคําถามขอ 9-10

9. ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ก. 2 ms ข. 4 ms ค. 8 ms ง. 10 ms จ. 12 ms 10. ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ก. 1.25 Hz ข. 12.5 Hz ค. 50 Hz ง. 100 Hz จ. 125 Hz

เฉลยแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที่ 1 1) ง

2) ข

3) ก

4) ข

5) ง

6) ค

7) จ

8) ก

9) ค

10) จ

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 37

แสดงวิธีทําแบบทดสอบกอนเรียน ขอ 9, 10 ขอที่ 9. ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ตอบ ค. 8 ms วิธีทํา แรงดัน (V) 30 15 0

2

4 6 prt = 8 ms

8

10 12

เวลา (ms)

ขอที่ 10. ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ตอบ จ. 125 Hz วิธีทํา หาคาความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา

prf

= = = =

1 T 1 8 ms 1 8  10  3 1,000 8

prf = 125Hz ดังนั้น ความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา มีคาเทากับ 125 Hz

ตอบ

38 พัลสเทคนิค (3105-2002)

แบบทดสอบหลังเรียน หนวยที่ 1 1. ขอใดหมายถึงรูปคลื่นสัญญาณไฟฟา ก. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่เหมือนกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่เหมือนกัน ข. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่แตกตางกัน ค. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่เหมือนกัน ง. เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด จ. เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเวลา 2. รูปคลื่นสัญญาณพื้นฐานคือขอใด ก. คลื่นฟนเลื่อย ค. คลื่นสี่เหลี่ยม จ. คลื่นเอียง

ข. คลื่นสามเหลี่ยม ง. คลื่นอินติเกรต

3. รูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงจากการทํางานของตัวเก็บประจุในขณะที่มีการเก็บประจุ และ การคายประจุของแรงดันไฟตรงคือรูปคลื่นขอใด ก. คลื่นไซน ข. คลื่นสี่เหลี่ยม ค. คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล ง. คลื่นเอียง จ. คลื่นขั้นบันได 4. รูปคลื่นเอียงขาขึ้นและคลื่นขั้นบันไดขอบขาลงมารวมกัน ทําใหไดเปนรูปคลื่นขอใด ก. คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร ข. คลื่นอินติเกรต ค. คลื่นสี่เหลี่ยม ง. คลื่นสามเหลี่ยม จ. คลื่นฟนเลื่อย 5. ขอใดเปนสัญลักษณของรูปคลื่นอินติเกรต ก.

ข.

ค.

ง.

จ.

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 39

6. รูปคลื่นที่เกิดจากการรวมตัวของคลื่นขั้นบันไดขอบขาขึ้นกับคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลง และคลื่นขั้นบันไดขอบขาลงกับคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้นไดเปนรูปคลื่นขอใด ก.

ข.

ค.

ง.

จ.

7. ขอใดคือความหมายของรูปคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ ก. เปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 10% และ 90% ข. เปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 20% และ 90% ค. ไมเปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 10% และ 90% ง. ไมเปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 20% และ 90% จ. ไมเปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 10% และ 100% 8. รูปคลื่นพัลส มีลักษณะตรงกับขอใด ก.

ข.

ค.

ง.

จ.

40 พัลสเทคนิค (3105-2002)

จากรูปขางลางนี้ ใหตอบคําถามขอ 9-10

9. ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ก. 1 ms ข. 2 ms ค. 3 ms ง. 4 ms จ. 5 ms 10. ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ก. 250 Hz ข. 300 Hz ค. 350 Hz ง. 400 Hz จ. 500 Hz

เฉลยแบบทดสอบหลังเรียน หนวยที่ 1 1) ข

2) จ

3) ค

4) จ

5) ง

6ก

7) ค

8) ข

9) ง

10) ก

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 41

แสดงวิธีทําแบบทดสอบหลังเรียน ขอ 9, 10 ขอที่ 9. ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ตอบ ง. 4 ms วิธีทํา

ขอที่ 10. ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ตอบ ก. 250 Hz วิธีทํา หาคาความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา

prf

= = = =

1 T 1 4 ms 1 4  10 3 1,000 4

prf = 250 Hz ดังนั้น ความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา มีคาเทากับ 250 Hz

ตอบ

42 พัลสเทคนิค (3105-2002)

เฉลยแบบฝกหัด หนวยที่ 1 1. รูปคลื่นสัญญาณ หมายถึง เปนคลื่นสัญญาณไฟฟาลักษณะตาง ๆ ที่เกิดจากแหลงกําเนิดสัญญาณ ที่แตกตางกัน รูปคลื่นสัญญาณเอาตพุตทีอ่ อกมาจึงมีความแตกตางกันไป 2. คลื่นไซนเปนรูปคลื่นที่มีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะ มีการเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูดทั้งดาน แรงดันบวกและแรงดันลบสลับกันไปมาเชนนี้ตลอดเวลา 3. คลื่นเอียงเปนรูปคลื่นที่มีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะ เปนลักษณะเชิงเสนที่มีอัตราคงที่ และ มีความลาดเอียงทางแนวตั้งหรือแนวนอนลักษณะของเสนตรงมีมุมลาดเอียงมากหรือนอยก็ได 4. คลื่นเอียงขาขึ้นรวมกับคลื่นเอียงขาลงไดเปนคลื่น สามเหลี่ยม 5. คลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้นรวมกับเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลงไดเปนคลื่น อินติเกรต 6. คลื่นฟนเลื่อยเกิดการรวมตัวของคลื่น เอียงขาขึ้น กับคลื่น ขั้นบันไดขาลง 7. คลื่นพัลสในทางทฤษฎีมีชวงระยะเวลาของความกวางพัลส (tp) กับชองวางพัลส (ts) ที่ ไมเทากัน (t p  t s )

8. prf : Pulse Repetition Frequency หมายถึง ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา หรือเรียกวา ความถี่ มีหนวยเปน เฮิรตซ 9. Duty Cycle หมายถึง คารอยละของอัตราสวนระหวางคาชวงเวลาที่มีพัลส (t p ) กับ คาชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) 10. กําหนดให PW = 6 ms และ prt = 10 ms จงคํานวณหา Duty Cycle มีคาเทากับ 60 % แสดงวิธีทําแบบฝกหัด ขอ 10 ขอที่ 10. กําหนดให PW = 6ms และ prt = 10ms จงคํานวณหา Duty Cycle มีคาเทากับ ……….. % ตอบ 60 % วิธีทํา หาคาดิวตีไซเคิล

D

= = =

D = ดังนั้น ดิวตีไซเคิล มีคาเทากับ 60 %

PW  100% prt 6 ms  100% 10 ms 600 10

60 %

ตอบ

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 43

เฉลยใบงานที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 1. จุดประสงคการเรียนรู 1.1 อธิบายและเขียนรูปคลื่นสัญญาณแบบตาง ๆ ได 1.2 ปฏิบัติใชงานเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาตาง ๆ ได 1.3 ปฏิบัติใชงานเครื่องกําเนิดสัญญาณความถี่ได 1.4 ปฏิบัติตอประกอบวงจร วัด และบันทึกคาตาง ๆ ได 2. เครื่องมือและอุปกรณ 2.1 เครื่องออสซิลโลสโคป แบบ 2 เสนภาพ 2.2 เครื่องกําเนิดสัญญาณ

จํานวน จํานวน

1 1

เครื่อง เครื่อง

3. ทฤษฎี สัญญาณไฟฟา จะเกิดจากแหลงตนกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกันทําใหรูปสัญญาณเอาตพุตที่ ไดจึงมีความแตกตางกันออกไป ซึ่งสัญญาณไฟฟาไดถูกนําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสทั้งทาง ดานอนาล็อกและดานดิจิตอล เพื่อนําไปใชในการควบคุมการทํางานของวงจรอิเล็กทรอนิกส คลื่นไซน เปนรูปคลื่น สัญญาณที่มีก ารเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด (Amplitude) โดยจะมี ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันเพิ่มขึ้นทางบวกจนถึงคาแรงดันสูงสุด และมีการเปลี่ยนแปลง คาแรงดันทางลบลดลงจนถึงคาแรงดันสูงสุดทางลบ จากนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันทางบวก สลับกับทางลบกลับไปกลับมาเชนนี้ตลอดเวลา แสดงดังรูปที่ 1.1

รูปที่ 1.1 ลักษณะคลื่นไซน

44 พัลสเทคนิค (3105-2002)

คลื่นสามเหลี่ยม เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมกันของคลื่นเอียงขาขึน้ และ คลื่นเอียงขาลงเขาดวยกัน โดยที่มีมุมและระยะเวลาเอียงเทากัน แสดงดังรูปที่ 1.2

รูปที่ 1.2 ลักษณะคลื่นสามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เ กิดจากการรวมตัวกันของคลื่นขั้นบันได ขอบขาขึ้นกับคลื่นขั้นบันไดขอบขาลงเขาดวยกัน โดยชวงเวลาที่มีพัลส (tp) กับชวงเวลาที่ไมมีพัล ส (ts) มีคาเทากัน คือ tp = ts แสดงดังรูปที่ 1.3

tp

ts

รูปที่ 1.3 ลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เมื่อ

tp ts

คือ คือ

ชวงเวลาที่มีพัลส ชวงเวลาที่ไมมีพัลส

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 45

4. ลําดับขั้นการทดลอง 4.1 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.4

รูปที่ 1.4 แสดงการวัดคลื่นไซน 4.4 ปอนสัญญาณรูปคลื่นไซน มีความถี่ 100Hz ขนาดแรงดัน 5VP-P 4.5 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพุต ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.1 ตารางกราฟเวลาที่ 1.1 สัญญาณเอาตพุต

ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = 1 V Time/Div = 2 ms

คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = 1 V/Div × = 5 ชอง = 5 Vp-p เวลา = 2 msT/Div × = 5 ชอง = 10 ms ความถี่ = 1 = 1 3 = 1,000 = 100 Hz 10 ms

10  10

10

46 พัลสเทคนิค (3105-2002)

4.4 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.5

รูปที่ 1.5 แสดงการวัดคลื่นสามเหลี่ยม 4.5 ปอนสัญญาณรูปคลื่นสามเหลี่ยม มีความถี่ 1kHz ขนาดแรงดัน 10VP-P 4.6 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพตุ ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.2 ตารางกราฟเวลาที่ 1.2 สัญญาณเอาตพุต

ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = 2 V Time/Div = 0.2 ms

คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = 2 V/Div × = 5 ชอง = 10 Vp-p เวลา = 0.2 msT/Div × = 5 ชอง = 1 ms ความถี่ = 1 = 1  3 = 1,000 = 1 kHz 1 ms

1  10

1

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 47

4.7 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.6

รูปที่ 1.6 แสดงการวัดคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส 4.10 ปอนสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีความถี่ 10kHz ขนาดแรงดัน 15VP-P 4.11 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพตุ ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.3 ตารางกราฟเวลาที่ 1.3 สัญญาณเอาตพุต

ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = 5 V Time/Div = 20 µs

คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = 5 V/Div × = 3 ชอง = 15 Vp-p เวลา = 20 µsT/Div × = 5 ชอง = 100 µs ความถี่ = 1 = 1 6 = 1,000,000 = 10 kHz 100 s

100  10

100

48 พัลสเทคนิค (3105-2002)

ขอควรระวัง : 1. ระวังการตอสายสัญญาณอินพุตเครื่องออสซิลโลสโคปกับสายสัญญาณเอาตพุตเครื่อง กําเนิดสัญญาณใหถูกตอง คือ สายสัญญาณขั้ว (+) กับ ขั้ว (+) และ ขั้ว (-) กับ ขั้ว (-) 2. หลีกเลี่ยงการใชออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณในบริเวณที่ถูกแสงแดด โดยตรง มีอุณหภูมิและความชื้นสูง รวมทั้งในบริเวณที่มีฝุนละอองมากหรือมีการสั่นสะเทือน 3. ไมควรเพิ่มความสวางของเสนแสงใหมากเกินไป ซึ่งจะทําใหผิวที่ฉาบสารเรืองแสง หลอด CRT ของเครื่องออสซิลโลสโคปเสื่อมไดงาย 4. ระวังอยาใหสัญญาณที่เอาตพุตลัดวงจร ขอแนะนํา : 1. การเก็บรักษาเครื่องออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณความถีค่ วรเก็บอยาง ระมัดระวังใหหางจากสภาพแวดลอมที่มีความชื้น อุณหภูมิสูงเกินไป และหางจากบริเวณทีจ่ ะมี การสั่นสะเทือนและมีสนามแมเหล็ก นอกจากนี้ควรมีการทําความสะอาดจอภาพเปนครั้งคราว โดยใชผาเช็ดเบา ๆ 5. สรุปผลการทดลอง ไดเห็นรูปคลื่นสัญญาณ จํานวน 3 รูปคลื่น ไดแก คลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม และคลื่นสี่เหลี่ยม ทั้งใชงานเครื่องออสซิลโลสโคปวัดรูปคลื่นสัญญาณ พรอมคํานวณอานคาตาง ๆ รูปคลื่นได เชน ขนาดแรงดัน (E), ชวงเวลาที่มีพัลส (t p ) , ชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) , ชวงเวลาพัลสเอาตพุต (T) และความถี่ (f) ทําใหนําความรูไปออกแบบวงจรพัลส หรือซอมแซมเครื่องใชอิเล็กทรอนิกสได 6. คําถามทายการทดลอง 6.1 จากการทดลองคลื่นไซน คลืน่ สามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยม มีลักษณะของรูปคลื่นแตกตางกัน หรือไม เพราะเหตุใด ตอบ แตกตางกัน เพราะคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ เชน คลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยม จะเกิดจากแหลงตนกําเนิดสัญญาณที่ตางชนิดกัน ทําใหไดรูปคลื่นสัญญาณเอาตพุต ที่ออกมาแตกตางกันไป

หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 49

6.2 จากการทดลองคลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม และคลื่นสี่เหลี่ยม มีชวงความถี่ (f) ที่แตกกัน เพราะเหตุใด ตอบ เพราะรูปคลื่นสัญญาณในแตละรูปคลื่นจะมีชวงเวลาพัลสเอาตพุต (T) ที่ไมเทากัน จึงทําใหชวงความถี่ (f) ของแตละรูปคลื่นไมเทากัน ซึ่งคาชวงความถี่(f) คํานวณไดจากสมการ f



1 T

จากสมการเห็นไดวา หากชวงเวลาพัลสเอาตพุต (T) มีคามาก จะทําใหคาชวงความถี่ (f) มีคานอย เพราะคาชวงเวลาพัลสเอาตพุตหาร 1 อยู (ยิ่งคา T หารมาก จะยิ่งทําใหคา f นอย) 6.3 คลื่นไซน นําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสใดไดบาง ตอบ วงจรหรี่ไฟฟา 220VAC, วงจรขยายเสียง ฯลฯ 6.4 คลื่นสี่เหลี่ยม นําไปใชงานกับหรือวงจรอิเล็กทรอนิกสใดไดบาง ตอบ วงจรตั้งเวลาดิจิตอล, วงจรกําเนิดสัญญาณสี่เหลี่ยม, วงจรคอมพิวเตอร ฯลฯ 6.5 ผูเรียนสามารถนําความรูที่ไดจากการทดลองไปใชกับชีวิตประจําวันไดอยางไร ตอบ สามารถนําความรูที่ไดจากการทดลองไมวาจะเปนลักษณะของรูปคลื่น การใชงาน เครือ่ งออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณไปใชเกี่ยวกับงานซอมเครื่องใชอิเล็กทรอนิกสได เชน ซอมโทรทัศน, ซอมเครื่องเลน VCD และซอมโทรศัพทมือถือ เปนตน และในงานเกี่ยวกับ คํานวณออกแบบวงจรพัลสและวงจรดิจิตอลไดเชนกัน