เอกสารประกอบการสอน
วิชาพัลสเทคนิค รหัสวิชา 3105-2002 ตรงตามจุดประสงครายวิชา มาตรฐานวิชา และคําอธิบายรายวิชา หลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2546 ของสํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา
โดย
สุชาญ นาคนอย
แผนกวิชาชางอิเล็กทรอนิกส วิทยาลัยเทคนิคกําแพงเพชร สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา
2 พัลสเทคนิค (3105-2002)
คํานํา เอกสารประกอบการสอนของรายวิชาพัลสเทคนิค รหัสวิชา 3105 - 2002 ฉบับนี้มีเนื้อหา ตรงตามหลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2546 ของสํานักงานคณะกรรมการการ อาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ การกําหนดหัวขอเรื่อง หัวขอ เนื้อหา และกิจกรรมการเรียนรู ใหสอดคลองกับคําอธิบาย รายวิช า มาตรฐานรายวิช า และตรงจุดประสงครายวิ ชา ผู เรี ยบเรียงดํ าเนินจั ดทําเนื้อ หาเอกสาร ประกอบการสอน โดยการเนนผูเรียนเปนสําคัญและใหสอดคลองกับหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง ในทุ ก กิ จกรรมการเรี ยน และใหผูเ รีย นไดแบ งกลุมชวยกัน คิดช วยกัน ทํา ช วยกัน แกปญหา โดย เนื้อหารายวิชามีจํานวน 14 หนวย ในแตละหนวยการเรียนรูไดมีหัวขอเนื้อหา จุดประสงคการเรียนรู รูป และมีตัวอยางแสดงวิธีการคํานวณเหมาะสมสําหรับนัก ศึกษาในระดับประกาศนียบัตรวิช าชีพ ชั้นสูง (ปวส.) ซึ่งจะประกอบดวย หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ หนวยที่ 2 วงจร RC อินติเกรเตอร หนวยที่ 3 วงจร RC ดิฟเฟอเรนติเอเตอร หนวยที่ 4 วงจรคลิปเปอร หนวยที่ 5 วงจรแคลมเปอร หนวยที่ 6 วงจรลดทอนสัญญาณ หนวยที่ 7 วงจรสวิตช หนวยที่ 8 วงจรทริกเกอร หนวยที่ 9 วงจร ชมิตตทริกเกอร หนวยที่ 10 วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 11วงจรอะสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 12 วงจรไบสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 13 วงจรสรางสัญญาณไทมเบส หนวยที่ 14 วงจรซิงโครไนซ เอกสารประกอบการสอนเผยแพรฉบับนี้ อาจมีขอบกพรองและผิดพลาดประการใด ผูเ รียบ เรีย งขอนอ มรับขอ บกพรองและผิดพลาด รวมทั้งคําติ ชมทุก ประการ และขอนํา ขอ บกพรองและ ผิดพลาดดังกลาวมาปรับปรุงแกไขเอกสารประกอบการสอนใหสมบูรณยิ่ง ๆ ขึ้นไป ขอขอบคุณไว ณ โอกาสนี้ สุชาญ นาคนอย
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 3
สารบัญ หนาที่ หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 1.1 รูปคลื่นสัญญาณ 1.2 การรวมรูปคลื่นสัญญาณ 1.3 รูปคลื่นพัลสทางทฤษฎี 1.4 รูปคลื่นพัลสทางปฏิบัติ สรุป คําศัพททายบท กิจกรรมการเรียนรู แบบฝกหัด เอกสารอางอิง ใบงาน แบบประเมินพฤติกรรมบุคคล แบบประเมินพฤติกรรมกลุม เฉลยแบบทดสอบและแบบฝกหัด เฉลยใบงานที่ 1
6 8 11 13 15 20 21 22 23 24 25 26 27 34 43
4 พัลสเทคนิค (3105-2002)
รายละเอียดวิชา ชื่อวิชา พัลสเทคนิค (Pulse Techniques)
รหัสวิชา 3105-2002
จุดประสงครายวิชา 1. เพื่อใหสามารถวิเคราะหรูปสัญญาณไฟฟาและวงจรพัลสและสวิตชิง ในงานอิเล็กทรอนิกส 2. เพื่อใหสามารถปฏิบัติงานออกแบบวงจรพัลสไดตามขอกําหนด 3. เพื่อใหมีกิจนิสัยในการทํางานดวยความประณีต รอบคอบ ปลอดภัย ตระหนักถึงคุณภาพของงาน และมีจริยธรรมในงานอาชีพ
มาตรฐานรายวิชา 1. 2. 3. 4.
สรางรูปสัญญาณไฟฟาตาง ๆ ตามขอกําหนด สรางวงจรแปลงรูปสัญญาณไฟฟาตามขอกําหนด วัดและทดสอบคุณสมบัติวงจรพัลส ประยุกตใชวงจรพัลสในงานอิเล็กทรอนิกส
คําอธิบายรายวิชา ศึกษาหลักการ และปฏิบัติการออกแบบวงจรและสรางรูปสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ วงจรแปลงรูปสัญญาณ วงจรคลิปเปอรและแคลมเปอร วงจรลดทอนสัญญาณ วงจรอินติเกรเตอร วงจรดิฟเฟอเรนติเอเตอร วงจรสวิตช ชมิตตทริกเกอร วงจรมัลติไวเบรเตอร วงจรทริกเกอร วงจร สรางสัญญาณไทมเบส และการซิงโครไนซ
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 5
หนวยการสอน หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ หนวยที่ 2 วงจร RC อินติเกรเตอร หนวยที่ 3 วงจร RC ดิฟเฟอเรนติเอเตอร หนวยที่ 4 วงจรคลิปเปอร หนวยที่ 5 วงจรแคลมเปอร หนวยที่ 6 วงจรลดทอนสัญญาณ หนวยที่ 7 วงจรสวิตช หนวยที่ 8 วงจรทริกเกอร หนวยที่ 9 วงจรชมิตตทริกเกอร หนวยที่ 10 วงจรโมโนสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 11 วงจรอะสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 12 วงจรไบสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร หนวยที่ 13 วงจรสรางสัญญาณไทมเบส หนวยที่ 14 วงจรซิงโครไนซ
6 พัลสเทคนิค (3105-2002)
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ หัวขอเนื้อหา 1.1 1.2 1.3 1.4
รูปคลื่นสัญญาณ การรวมรูปคลื่นสัญญาณ รูปคลื่นพัลสในทางทฤษฎี รูปคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ
สาระสําคัญ 1.1 รูปคลื่นสัญญาณ สามารถเกิดขึ้นไดจากแหลงกําเนิดสัญญาณตางชนิดกันซึ่งจะทําใหได รูปคลื่นสัญญาณขึ้นมาที่แตกตางกัน คลื่นสัญญาณพื้นฐาน ไดแก คลื่นไซน คลื่นเอียง คลื่นขั้นบันได และคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล 1.2 การรวมรูปคลื่นสัญญาณ หากนํารูปคลื่นสัญญาณพื้นฐานแบบตาง ๆ ไดแ ก คลื่นไซน คลื่นเอียง คลื่นขั้นบันได และคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลมารวมกัน ทําใหเราไดรูปคลื่นสัญญาณรูปใหม ไดแก คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นฟนเลื่อย คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส คลื่นอินติเกรต และคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร 1.3 รูปคลื่นพัลสในทางทฤษฏี มีลักษณะคลายกับรูปคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีการเปลี่ยนแปลง ระดับแรงดันอยางรวดเร็วจากระดับแรงดันสูงสุดไปยังระดับแรงดันต่ําสุดและเปลี่ยนแปลงจากระดับ แรงดันต่ําสุดไปยังระดับแรงดันสูงสุดอยางรวดเร็ว ซึ่งจะมีชวงเวลาทีม่ ีพัลส (t p ) ไมเทากับชวงเวลาที่ ไมมีพัลส (t s ) เขียนสมการได t p t s 1.4 รูปคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ มีลัก ษณะรูปรางที่ไมเปนคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉากเหมือนกับ คลื่นพัลสในทางทฤษฎีที่เปนคลื่นพัลสสี่เหลี่ยมมุมฉาก ในการหาคาคุณลักษณะของคลื่นพัลสในทาง ปฏิบัติจะตองกําหนดจุดคาวัดที่ระดับแรงดัน 10% และ 90% ของคลื่นพัลสนั้น โดยหาจากสมการ แรงดันเฉลี่ยของคลื่นพัลส
E av
=
E100% E 90% 2
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 7
จุดประสงคการเรียนรู จุดประสงคทั่วไป 1. เพื่อใหมีความรู ความเขาใจ และมีทักษะเกี่ยวกับรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ และ มีคุณลักษณะพึงประสงค คุณธรรม จริยธรรม และกิจนิสัยในงานอาชีพที่ดี จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. บอกรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ได 2. บอกการรวมรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ได 3. อธิบายรูปคลื่นพัลสในทางทฤษฎีและในทางปฏิบัตไิ ด 4. คํานวณคารูปคลื่นพัลสในทางทฤษฎีและในทางปฏิบัติได
8 พัลสเทคนิค (3105-2002)
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ บทนํา คลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ เกิดขึ้นไดจากแหลงกําเนิดสัญญาณไฟฟาตางชนิดกัน ทําให ไดรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาที่แตกตางกัน รูปคลื่นพื้นฐาน ไดแก คลื่นไซน คลื่น เอียง คลื่นขั้นบัน ได และคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล ซึ่งเมื่อนํา รูปคลื่นพื้นฐานมารวมตัวกันจะทําใหไดรูปคลื่น ใหมเกิดขึ้น ไดแก คลื่นสี่เหลี่ยม คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นพัลส คลื่นอินติเกรต และคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร รูปคลื่นพัลส เปนรูปคลื่นที่ถูกนํามาใชงานในระบบดิจิตอลอิเล็กทรอนิกสเปนสวนมาก เพื่อ นํามาใชสําหรับการควบคุมในระบบการทํางาน ซึ่งจะประกอบดวยสวนขอบขาขึ้น สวนขอบขาลง ความกวางพัลส ชองวางของพัลส ชวงเวลาทีเ่ กิดพัลสซ้ํา อัตราสวนการเกิดพัลสซ้ํา คาแรงดันสูงสุด คาแรงดันเฉลี่ย ระดับแรงดันพัลส และคาดิวตีไซเคิล รูปคลื่นพัลสในทางทฤษฏี จะมีลักษณะคลายกับรูปคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีการเปลี่ยนแปลง ระดับแรงดันอยางรวดเร็วจากระดับแรงดันสูงสุดไปยังระดับแรงดันต่ําสุดและเปลี่ยนแปลงจากระดับ แรงดันต่ําสุดไปยังระดับแรงดันสูงสุดอยางรวดเร็ว มีชวงระยะเวลารูปคลื่นเปนความกวางพัลส (t p ) ไมเทากับชวงเวลาของรูปคลื่นที่เปนชองวางพัลส (t s ) รูปคลื่นพัลสทั้งในทางปฏิบัติ มีลักษณะรูปคลื่นไมเปนรูปคลื่น สี่เหลี่ยมมุมฉาก แตจะเกิด ความลาดเอียงของรูปคลื่น ซึ่งรูปคลื่ นพัลสในทางปฏิบัติ ประกอบดวย สวนชวงเวลาขอบขาขึ้ น ชวงเวลาขอบขาลง ชวงเวลาทีม่ พี ัลส ชวงเวลาที่ไมมีพัลส ชวงเวลาที่เ กิดพัล สซ้ํา ระดับแรงดัน 10% และระดับแรงดัน 90% ของรูปคลื่นพัลส 1.1 รูปคลื่นสัญญาณ คลื่นสัญญาณไฟฟาแบบลักษณะตาง ๆ จะเกิดขึ้นจากแหลงตนกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน รูปคลื่นทางเอาตพุตที่ออกมาจึงมีความแตกตางกันไป สัญญาณไฟฟาที่ไดจะถูกนําไปใชงานกับวงจร อิเล็กทรอนิกสทั้งดานอนาล็อกและดิจิตอล เพื่อนําไปใชควบคุมการทํางานของวงจรอิเล็กทรอนิกส ดวยรูปคลื่นสัญญาณ ดังนั้นจําเปนตองศึกษาทําความเขาใจเกี่ยวกับรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ คลื่นสัญญาณพื้นฐานจะมีรูปรางลักษณะของสัญญาณไฟฟาในรูปแบบตาง ๆ โดยมีชื่อเรียก ตามลักษณะรูปรางของรูปคลื่นที่แตกตางกัน ไดแก คลื่นไซน (Sine wave) คลื่นเอียง (Ramp wave) คลื่นขั้นบันได (Step wave) และคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล (Exponential wave)
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 9
1.1.1 คลื่นไซน เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด (Amplitude) โดยมีลักษณะของ การเปลี่ยนแปลงคาแรงดันเพิ่มขึ้นทางบวกจนถึงคาแรงดันสูงสุด และเปลี่ยนแปลงคาแรงดันทางลบ ลดลงจนถึงคาแรงดันสูงสุดทางลบ จากนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันมาทางบวกสลับกับทางลบ กลับไปกลับมาเชนนี้ตลอดเวลา แสดงดังรูปที่ 1.1
รูปที่ 1.1 ลักษณะคลื่นไซน เมื่อนําคลื่นไซนปอนเปนสัญญาณอินพุตกับวงจรอิเล็กทรอนิกสที่ประกอบดวยอุปกรณตัว ตานทาน ตัวเหนี่ยวนํา และตัวเก็บประจุ ทําใหไดรูปคลื่นสัญญาณเอาตพุตยังคงเปน รูปคลื่นไซน เหมือนเดิม ไมมีการเปลี่ยนแปลง เพียงแตอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงเฉพาะทางดานขนาดหรือเฟสของ สัญญาณเทานั้น 1.1.2 คลื่นเอียง เปนรูปคลื่นสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงลักษณะเปนเชิงเสนทีม่ อี ัตราคงที่ มีความลาดเอียง ทางแนวตั้งหรือแนวนอนในลักษณะของเสนตรง อาจมีมุมลาดเอียงมากหรือนอย แสดงดังรูปที่ 1.2
รูปที่ 1.2 ลักษณะคลื่นเอียง
10 พัลสเทคนิค (3105-2002)
1.1.3 คลื่นขั้นบันได เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณอยางทันทีทันใด จากระดับ แรงดันคาหนึ่งเปนระดับแรงดันอีกคาหนึ่ง เชน เปลี่ยนระดับแรงดัน 0 V (ศูนยโวลต) ขึ้นเปนระดับ แรงดันบวก หรือจากระดับแรงดัน 0 V (ศูนยโวลต) ลงเปนระดับแรงดันลบ แสดงดังรูปที่ 1.3
คลื่นขั้นบันได คลื่นขั้นบันได ขอบขาขึ้น ขอบขาลง รูปที่ 1.3 ลักษณะคลื่นขั้นบันได การเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณรูปคลื่นขั้นบันไดในทางทฤษฎี ถือวาชวงเวลาในการ เปลี่ยนแปลงเปนศูนยไมตองนํามาพิจารณา สวนในทางปฏิบัติการเปลี่ยนแปลงของระดับรูปคลื่น ขั้นบันไดสั้นมากจึงตองมีเวลาเขามาเกี่ยวของ ดังนั้นการนําคลื่นขั้นบันไดไปใชงานจริงจะตองทําให เวลาเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณเพิ่มขึ้น (Step Up) หรือระดับสัญญาณลดลง (Step Down) ให นอยที่สุด เพื่อไมใหสงผลกระทบตอการทํางานของวงจรดิจิตอล 1.1.4 คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล เปนรูปคลื่นที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณของสถานะการทํางานตัวเก็บประจุขณะที่ มีการเก็บประจุและคายประจุของแรงดัน ทําใหเกิดสัญญาณเปนรูปคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลที่ตกครอม ตัวเก็บประจุ แสดงดังรูปที่ 1.4
รูปที่ 1.4 ลักษณะคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 11
1.2 การรวมรูปคลื่นสัญญาณ หากนํารูปคลื่นสัญญาณพื้นฐานแบบตาง ๆ ไดแก คลื่นไซน คลื่นเอียง คลื่นขั้นบันได และ คลื่นเอ็กซโพเนนเชียลมารวมกัน ทําใหไดสัญญาณรูปคลื่นใหม ไดแก คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นฟนเลื่อย คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส คลื่นอินติเกรต และคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร 1.2.1 คลื่นสามเหลี่ยม เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมของคลื่นเอียงขาขึ้นและคลื่นเอียงขาลง โดยที่มีมุม และระยะเวลาเอียงเทากันทุกสัญญาณรูปคลื่น แสดงดังรูปที่ 1.5
รูปที่ 1.5 ลักษณะคลื่นสามเหลี่ยม 1.2.2 คลื่นฟนเลื่อย เปนรูปคลื่นสัญญาณเกิดจากการรวมของคลื่นเอียงขาขึ้นและคลื่ นขั้นบันไดขอบขาลง โดยทีม่ ีมุมและระยะเวลาเอียงขาขึ้นมากกวามุมและระยะเวลาเอียงขาลง แสดงดังรูปที่ 1.6
รูปที่ 1.6 ลักษณะคลื่นฟนเลื่อย 1.2.3 คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เปนรูปคลื่นที่เกิดจากการรวมของคลื่นขั้นบันไดขอบขาขึ้นกับคลื่นขั้นบันไดขอบขาลง โดยมีคาของชวงเวลาที่มพี ัลส (t p ) กับชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) เทากัน เขียนเปนสมการได t p t s แสดงดังรูปที่ 1.7
12 พัลสเทคนิค (3105-2002)
รูปที่ 1.7 ลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส 1.2.4 คลื่นอินติเกรต เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมกันของคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้น และ คลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลง โดยมีชวงระยะเวลาเทากัน แสดงดังรูปที่ 1.8
รูปที่ 1.8 ลักษณะคลื่นอินติเกรต 1.2.5 คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมกันระหวางคลื่นขั้นบันไดขอบขาขึ้นกับคลื่น เอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลง และคลื่นขั้นบันไดขอบขาลงกับคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้น เขาดวยกัน โดยมีชวงระยะเวลาทีเ่ ทากัน แสดงดังรูปที่ 1.9
รูปที่ 1.9 ลักษณะคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 13
1.3 คลื่นพัลสในทางทฤษฎี ลักษณะคลื่นพัล ส มีรูปรางคลายกับคลื่นสี่เ หลี่ยมจัตุรัสที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดั น อยางรวดเร็วจากระดับแรงดันสูงสุดไปยังระดับแรงดันต่ําสุด และเปลี่ยนจากระดับแรงดัน ต่ําสุดไป ระดับแรงดันสูงสุ ดอยางรวดเร็ว โดยมีช วงเวลาที่มีพัลส (t p ) ไมเ ทา กับ ชวงเวลาที่ไมมีพัลส (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 สวนประกอบคลื่นพัลสในทางทฤษฎี จากรูปที่ 1.10 เปนสวนประกอบของคลื่นพัลสในทางทฤษฎี มีคําอธิบายดังนี้ 1) Vp คือ คาแรงดันสูงสุดของรูปคลื่นพัลส (เทากับ 10 Vp ) 2) Rise Time คือ ขอบขาขึ้น เปนชวงเวลาที่เปลี่ยนแปลงแรงดันจาก 0 V เปน 10 V 3) Fall Time คือ ขอบขาลง เปนชวงเวลาที่เปลี่ยนแปลงแรงดันจาก 10 V เปน 0 V 4) t p (Time Pulse) คือ ชวงเวลาที่มีพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 5) t s (Time Space) คือ ชวงเวลาที่ไมมีพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 6) prt (Pulse Repletion Time) คือ ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา หรือเรียกวา คาบเวลา (Time) หาไดจากสมการ prt = t p t s มีหนวยเปน วินาที (s) 7) prf (Pulse Repletion Frequency) คือ ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา หรือเรียกวา ความถี่ (frequency) หาไดจากสมการ prf = 1 มีหนวยเปน เฮิรตซ (Hz) T
8) E av คือ คาแรงดันเฉลี่ยของคลื่นพัลส มีหนวยเปน โวลต (V) 9) ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle) คือ คาอัตราสวนที่เปนรอยละของชวงเวลาที่มีพัลส (t p ) กับ ชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) หาไดจากสมการ
tp T
100
หรือ
PW 100 prt
14 พัลสเทคนิค (3105-2002)
ตัวอยางที่ 1.1 จงคํานวณหาคาพารามิเตอรตาง ๆ ของคลื่นพัลสในทางทฤษฎี แรงดัน (V) 12 8 4 เวลา (ms)
1 2 3 4 5 6 7 8
รูปที่ 1.11 คํานวณคลื่นพัลสในทางทฤษฎี 1. 2. 3. 4.
ชวงเวลาทีม่ ีพัลส (tp) และชวงเวลาที่ไมมีพัลส (ts) ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา (prf) ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle)
วิธีทํา หาคา ชวงเวลาทีม่ ีพัลส
tp tp
หาคา ชวงเวลาทีไ่ มมีพัลส
ts ts
หาคา ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา
หาคา ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา
prt
= = = =
prt
= = =
prf
= = = =
หาคา 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 5 103 1,000 5
200 Hz tp
100 prt 2 100 5
40 %
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 15
สรุป จากการวิเคราะหคาพารามิเตอรตาง ๆ ของรูปคลื่นในทางทฤษฏี มีดังนี้ ชวงเวลาที่มีพัลส (tp) = 2 ms ชวงเวลาที่ไมมีพัลส (ts) = 3 ms ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) = 5 ms ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) = 200 Hz ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle) = 40 % 1.4 คลื่นพัลสในทางปฏิบัติ ลักษณะคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ มีรูปรางทีไ่ มเปนคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉากเหมือนกับคลื่นพัลส ในทางทฤษฎีทเี่ ปนคลื่นพัลสสี่เหลี่ยมมุมฉาก ในการหาคาคุณลัก ษณะของคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ ตองกําหนดจุดคาวัดที่ระดับแรงดัน 10% และระดับแรงดัน 90% ของคลื่นพัลส แสดงดังรูปที่ 1.12
รูปที่ 1.12 สวนประกอบของคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ จากรูปที่ 1.12 เปนสวนประกอบของคลื่น พัลสในทางปฏิบัติ หรือเรียกอีก อยางหนึ่งว า พัลสพารามิเตอร (Pulse Parameter) มีลักษณะประกอบดวย ชวงเวลาขอบขาขึ้น (Rise Time) หรือ t r ชวงเวลาขอบขาลง (Fall Time) หรือ t f , ชวงเวลาทีม่ ีพัลส (Time Pulse) หรือ t p , ชวงเวลาทีไ่ มมีพัลส (Time Space) หรือ t s ไดกําหนดคาพารามิเตอรตาง ๆ ดังนี้
16 พัลสเทคนิค (3105-2002)
1) ชวงเวลาขอบขาขึ้น (t r ) เปนชวงระยะเวลาขอบขาขึ้นเริ่มตั้งแตระดับแรงดัน 10% จนถึงคาระดับแรงดัน 90% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 2) ชวงเวลาขอบขาลง (t f ) เปนชวงระยะเวลาขอบขาลงเริ่มตั้งแตระดับแรงดัน 90% จนถึงคาระดับแรงดัน 10% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 3) ความกวางพัลส (Pulse Width) เปนคาความกวางของพัลส โดยการวัดคาจาก ความกวางพัลสตรงที่ 50% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 4) ชองวางพัลส (Space Width) เปนคาความกวางของชองวางพัลส โดยวัดคาจาก ความกวางพัลสตรงที่ 50% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 5) ชวงเวลาทีเ่ กิดพัลสซ้ํา (prt) หรือ T เปนชวงระยะเวลาในสวนของความกวางพัลส กับชองวางพัลสรวมกัน โดยวัดคาความกวางพัลสตรงที่ 50% ของคลื่นพัลส มีหนวยเปน วินาที (s) 6) คาแรงดันเฉลี่ยของคลื่นพัลส ( E av : Average Pulse Amplitude) เปนคาเฉลี่ยทีไ่ ด จากการคํานวณคาระดับแรงดันสูงสุดที่ 100% ทางขอบขาขึ้น (E100% ) และคาระดับแรงดันต่ําที่ 90% ทางขอบขาลง (E90% ) หาไดจากสมการ E av E100% E90% มีหนวยเปน โวลต (V) 2
ตัวอยางที่ 1.2 จงคํานวณหาคาพารามิเตอรตาง ๆ ของคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div …2.V… Time/Div …2.µs…
รูปที่ 1.13 คลื่นพัลสในทางปฏิบัติ
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 17
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. วิธีทํา
ชวงเวลาขอบขาขึ้น (t r ) ชวงเวลาขอบขาลง (t f ) ความกวางพัลส (Pulse Width) ชองวางพัลส (Space Width) ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา (prf) แรงดันเฉลี่ยของพัลส (E av ) ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle)
หาคา ชวงเวลาขอบขาขึ้น
tr
หาคา ชวงเวลาขอบขาลง
tf
หาคา ความกวางพัลส
PW
หาคา ชองวางพัลส
SW
หาคา ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา prt หาคา ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลส prf
= = = = = = = = = = =
1 ชอง × 2 µs 2 µs 1 ชอง × 2 µs 2 µs 8 ชอง × 2 µs 16 µs 6 ชอง × 2 µs 12 µs 14 ชอง × 2 µs 28 µs
=
1 28 s 1 28 10 6
=
prf หาคา 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 พัลสเทคนิค (3105-2002)
หาคา ดิวตีไซเคิล
D D
=
PW 100% prt
=
16 s 100% 28 s
=
57. 14 %
สรุป จากการวิเคราะหคาพารามิเตอรตาง ๆ ของคลื่นในทางปฏิบัติ มีดังนี้ ชวงเวลาขอบขาขึ้น (t r ) = 2 µs ชวงเวลาขอบขาลง (t f ) = 2 µs ความกวางพัลส (Pulse Width) = 16 µs ชองวางพัลส (Space Width) = 12 µs ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) = 28 µs ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) = 35.71 kHz แรงดันเฉลี่ยของพัลส (Eav ) = 22.80 V ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle) = 57.14 % ตัวอยางที่ 1.3 จงคํานวณหาคาพารามิเตอรตาง ๆ ของรูปคลื่นเอาตพุตจากเครื่องออสซิลโลสโคป ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div ....2.V.... Time/Div ...2.ms...
รูปที่ 1.14 รูปคลื่นเอาตพุตจากเครื่องออสซิลโลสโคป 1. 2. 3. 4. 5. 6.
ความกวางพัลส (Pulse Width) ชองวางพัลส (Space Width) ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ขนาดของแรงดัน (E) ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle)
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 19
วิธีทํา
หาคา ความกวางพัลส
PW
หาคา ชองวางพัลส
SW
หาคา ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา prt หาคา ชวงความถี่ที่เกิดพัลส prf
= = = = = =
3 ชอง × 2 ms 6 ms 2 ชอง × 2 ms 4 ms 5 ชอง × 2 ms 10 ms
=
1 prt
=
1 10 ms 1 10 10 3 1 103 10
= = prf
=
100 Hz
หาคา ขนาดของแรงดัน
E
= =
2.5 ชอง × 2V 5 Vp
หาคา ดิวตีไซเคิล
D
=
PW 100% prt 6 ms 100% 10 ms
= D
=
6 10 3 100% 10 10 3
=
60 %
สรุป จากการวิเคราะหคาพารามิเตอรตาง ๆ ของคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ มีดังนี้ ความกวางพัลส (PW) = 6 ms ชองวางพัลส (SW) = 4 ms ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) = 10 ms ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) = 100 Hz ขนาดแรงดัน (E) = 5 Vp ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle) = 60 %
20 พัลสเทคนิค (3105-2002)
สรุปหนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ถือไดวาเปนสิ่งที่สําคัญมากสําหรับวงจรอิเ ล็กทรอนิก ส ทั้งทางดานอนาล็อ กและดานดิ จิตอล เนื่องจากหลักการทํางานของวงจรอิเล็ก ทรอนิ กส นอกจาก ตองการแรงดันไฟตรงและกระแสไฟฟา ทํางานแลว ในวงจรอิ เล็กทรอนิก สยังตอ งอาศั ยรูปคลื่ น สัญญาณไฟฟารูปรางลักษณะตาง ๆ สําหรับการทํางานเชนกัน ไดแก วงจรขยายเสียง วงจรหรี่ไฟฟา 220 VAC วงจรดิจิตอล วงจรคอมพิวเตอร วงจรตั้งเวลา และวงจรนับ เป นตน ซึ่งตองใชรู ปคลื่ น สัญญาณไฟฟาทั้งสิ้น ดังนั้น ศึกษาเรียนรูเกี่ยวกับรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ นั้น ถือไดวาเปนความรูพื้นฐาน ที่สําคัญมากกอนศึกษาเรื่องวงจรอิเล็ก ทรอนิกสอื่น ๆ และจําเปนสําหรับผูที่ตองการศึกษาเพื่อนํา ความรูแ ละทักษะไปประกอบอาชีพทางดานวิชาชางไฟฟา - อิเล็กทรอนิกส ซึ่งจะกลาวเรื่อ งการนํา รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ไปใชงานกับวงจรพัลสและวงจรดิจิตอลในหนวยการเรียนตอไป
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 21
คําศัพททายบท หนวยที่ 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 คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส คลื่นพัลส คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นฟนเลื่อย คลื่นอินติเกรต คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร ขอบขาขึ้น ขอบขาลง ความกวางพัลส ชองวางพัลส ชวงเวลาที่มีพัลส ชวงเวลาที่ไมมีพัลส ชวงเวลาทีเ่ กิดพัลสซ้ํา ชวงความถี่ทเี่ กิดพัลสซ้ํา พัลสพารามิเตอร คาบเวลา ความถี่ แรงดันสูงสุด แรงดันเฉลี่ย ดิวตีไซเคิล
22 พัลสเทคนิค (3105-2002)
กิจกรรมการเรียนรู กิจกรรมในหองเรียน 1. ใหผูเรียนแบงกลุม ๆ ละ 3 - 4 คน พรอมใหผูเรียนรวมกันศึกษาเนื้อหาหนวยที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ จากเอกสารประกอบการสอนรายวิชาพัลสเทคนิค รหัส 3105-2002 หรือศึกษาจากเอกสารอื่น ๆ ที่เกี่ยวของ 2. ใหผูเรียนแตละกลุมรวมกันปฏิบัติงานตามหัวขอที่กําหนดไวตามใบงานที่ 1 3. คัดเลือกตัวแทนกลุมในการสรุปผล และตอบขอซักถามในหองเรียน 4. ประเมินผลการปฏิบัติงานของผูเรียนดานจิตพิสัย พุทธพิสัย และทักษะพิสัย กิจกรรมนอกหองเรียน 1. ใหทําแบบฝกหัด หนวยที่ 1 2. ใหทองคําศัพททายบท หนวยที่ 1 3. ใหทบทวนเนื้อหาที่เรียนแลว และศึกษาคนควาเนื้อหาความรูที่จะเรียนในครั้งตอไป
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 23
แบบฝกหัด หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ คําชี้แจง
1. ใหผูเรียนทําแบบฝกหัดแบบเติมคํา จํานวน 10 ขอ 2. ใหผูเรียนเขียนคําตอบลงในชองวางใหถูกตอง 3. ใหผูเรียนสามารถใชเครื่องคํานวณได
1. รูปคลื่นสัญญาณ หมายถึง …….…..…………………………………………..………..…………. ……………………………………………………………………………………………………... 2. คลื่นไซนเปนรูปคลื่นที่มกี ารเปลี่ยนแปลงในลักษณะ ………….…………………………….…… ……………………………………………………………………………………………………... 3. คลื่นเอียงเปนรูปคลื่นที่มีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะ ……………….……………………….…… ……………………………………………………………………………………………………... 4. คลื่นเอียงขาขึ้นรวมกับคลื่นเอียงขาลงไดเปนคลื่น ………..………….……….……………...…… 5. คลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้นรวมกับเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลงไดเปนคลื่น ………..….…… 6. คลื่นฟนเลือ่ ยเกิดการรวมตัวของคลื่น …………….………….. กับคลื่น …..…..……..……...…… 7. คลื่นพัลสในทางทฤษฎีมีชวงระยะเวลาของความกวางพัลส (tp) กับชองวางพัลส (ts) ที่ ……..….... ………………………………………………………………………………………………………... 8. prf : Pulse Repetition Frequency หมายถึง …………………………………..…..………..………. 9. Duty Cycle หมายถึง ………………………………………………….…………...…..……….….. 10. กําหนดให PW = 6 ms และ prt = 10 ms จงคํานวณหา Duty Cycle มีคาเทากับ …………..….. %
24 พัลสเทคนิค (3105-2002)
เอกสารอางอิง ชิงชัย ศรีสุรัตน. พัลสเทคนิค. กรุงเทพฯ : สํานักพิมพจิตรวัฒน, 2551. ปติภาคย ปนรอด. วงจรพัลสและดิจิตอล. กรุงเทพฯ : บริษัทสํานักพิมพเอมพันธ จํากัด, 2551. บรรจง พลขันธ. วงจรพัลสและดิจิตอล. กรุงเทพฯ : สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ, 2546. พันธศักดิ์ พุฒิมานิตพงศ. วงจรพัลสและสวิตชิ่ง. กรุงเทพฯ : บริษัท เอช.เอ็น.กรุฟ จํากัด, 2544. พันธศักดิ์ พุฒิมานิตพงศ และคณะ. วงจรพัลสและดิจิตอล. กรุงเทพฯ : สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ, 2547. สุริยัน ศรีสวัสดิ์กุล. พจนานุกรม วิศวกรรมไฟฟาอิเล็กทรอนิกส. กรุงเทพฯ : บริษัทสกายบุก ส จํากัด, 2544.
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 25
ใบงานที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 1. จุดประสงคการเรียนรู 1.1 อธิบายและเขียนรูปคลื่นสัญญาณแบบตาง ๆ ได 1.2 ปฏิบัติใชงานเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาตาง ๆ ได 1.3 ปฏิบัติใชงานเครื่องกําเนิดสัญญาณความถี่ได 1.4 ปฏิบัติตอประกอบวงจร วัด และบันทึกคาตาง ๆ ได 2. เครื่องมือและอุปกรณ 2.1 เครื่องออสซิลโลสโคป แบบ 2 เสนภาพ 2.2 เครื่องกําเนิดสัญญาณ
จํานวน จํานวน
1 1
เครื่อง เครื่อง
3. ทฤษฎี สัญญาณไฟฟา จะเกิดจากแหลงตนกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกันทําใหรูปสัญญาณเอาตพุตที่ ไดจึงมีความแตกตางกันออกไป ซึ่งสัญญาณไฟฟาไดถูกนําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสทั้งทาง ดานอนาล็อกและดานดิจิตอล เพื่อนําไปใชในการควบคุมการทํางานของวงจรอิเล็กทรอนิกส คลื่นไซน เปนรูปคลื่น สัญญาณที่มีก ารเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด (Amplitude) โดยจะมี ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันเพิ่มขึ้นทางบวกจนถึงคาแรงดันสูงสุด และมีการเปลี่ยนแปลง คาแรงดันทางลบลดลงจนถึงคาแรงดันสูงสุดทางลบ จากนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันทางบวก สลับกับทางลบกลับไปกลับมาเชนนี้ตลอดเวลา แสดงดังรูปที่ 1.15
รูปที่ 1.15 ลักษณะคลื่นไซน
26 พัลสเทคนิค (3105-2002)
คลื่นสามเหลี่ยม เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมกันของคลื่นเอียงขาขึ้น และ คลื่นเอียงขาลงเขาดวยกัน โดยที่มีมุมและระยะเวลาเอียงเทากัน แสดงดังรูปที่ 1.16
รูปที่ 1.16 ลักษณะคลื่นสามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เปนรูปคลื่นที่เกิดจากการรวมกันของคลื่นขั้นบันไดขอบขาขึ้นกับ คลื่นขั้นบันไดขอบขาลง โดยชวงเวลาที่มีพัลส (t p ) กับชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) มีคาเทากัน สามารถ เขียนสมการได t p t s แสดงดังรูปที่ 1.17
รูปที่ 1.17 ลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 27
4. ลําดับขั้นการทดลอง 4.1 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.18
รูปที่ 1.18 แสดงการวัดคลื่นไซน 4.2 ปอนสัญญาณรูปคลื่นไซน มีความถี่ 100 Hz ขนาดแรงดัน 5 Vp p 4.3 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพุต ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.1 ตารางกราฟเวลาที่ 1.1 สัญญาณเอาตพุต
ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = …....… V Time/Div = …….… s
คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = ……… V/Div × ……… ชอง = …...….. Vp-p เวลา = …….… s T/Div × ….…... ชอง = ….…… s ความถี่ = …………… = ……...……. = ……...……. Hz
28 พัลสเทคนิค (3105-2002)
4.4 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.19
รูปที่ 1.19 แสดงการวัดคลื่นสามเหลี่ยม 4.5 ปอนสัญญาณรูปคลื่นสามเหลี่ยม มีความถี่ 1 kHz ขนาดแรงดัน 10 Vp p 4.6 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพุต ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.2 ตารางกราฟเวลาที่ 1.2 สัญญาณเอาตพุต
ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = …....… V Time/Div = ….…… s
คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = ……… V/Div × ……… ชอง = …...….. Vp-p เวลา = …….… s T/Div × ….…... ชอง = ….…… s ความถี่ = …………… = ……...……. = ……...……. Hz
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 29
4.7 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.20
รูปที่ 1.20 แสดงการวัดคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส 4.8 ปอนสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีความถี่ 10 kHz ขนาดแรงดัน 15 Vp p 4.9 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพุต ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.3 ตารางกราฟเวลาที่ 1.3 สัญญาณเอาตพุต
ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = …....… V Time/Div = ….…… s
คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = ……… V/Div × ……… ชอง = …...….. Vp-p เวลา = …….… s T/Div × ….…... ชอง = ….…… s ความถี่ = …………… = ……...……. = ……...……. Hz
30 พัลสเทคนิค (3105-2002)
ขอควรระวัง : 1. ระวังการตอสายสัญญาณอินพุตเครื่องออสซิลโลสโคปกับสายสัญญาณเอาตพุตเครื่อง กําเนิดสัญญาณใหถูกตอง คือ สายสัญญาณขั้ว (+) กับ ขั้ว (+) และ ขั้ว (-) กับ ขั้ว (-) 2. หลีกเลี่ยงการใชออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณในบริเวณที่ถูกแสงแดด โดยตรง มีอุณหภูมิและความชื้นสูง รวมทั้งในบริเวณที่มีฝุนละอองมากหรือมีการสั่นสะเทือน 3. ไมควรเพิ่มความสวางของเสนแสงใหมากเกินไป ซึ่งจะทําใหผิวที่ฉาบสารเรืองแสง หลอด CRT ของเครื่องออสซิลโลสโคปเสื่อมไดงาย 4. ระวังอยาใหสัญญาณที่เอาตพุตลัดวงจร ขอแนะนํา : 1. การเก็บรักษาเครื่องออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณความถีค่ วรเก็บอยาง ระมัดระวังใหหางจากสภาพแวดลอมที่มีความชื้น อุณหภูมิสูงเกินไป และหางจากบริเวณทีจ่ ะมี การสั่นสะเทือนและมีสนามแมเหล็ก นอกจากนี้ควรมีการทําความสะอาดจอภาพเปนครั้งคราว โดยใชผาเช็ดเบา ๆ 5. สรุปผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………..… …….………………………………………………………………………………………………...… …………………………………………………………………………………………………...……. ……….……………………………………………………………………………………………...… ……………………………………………………………………………………………………...…. ……………………………………………………………………………………………………...…. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………..…. ……………………………………………………………………………………………………...…. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………..…. ……………………………………………………………………………………………..…………. ……………………………………………………………………………………………..………….
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 31
6. คําถามทายการทดลอง 6.1 จากการทดลองคลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยม มีลักษณะรูปคลื่นแตกตางกัน หรือไม เพราะเหตุใด 6.2 จากการทดลองคลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม และคลื่นสี่เหลี่ยม มีชวงความถี่ที่แตกตางกัน เพราะเหตุใด 6.3 คลื่นไซน นําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสใดไดบาง 6.4 คลื่นสี่เหลี่ยม นําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสใดไดบาง 6.5 ผูเรียนสามารถนําความรูที่ไดจากการทดลองไปใชกับชีวิตประจําวันไดอยางไร
32 พัลสเทคนิค (3105-2002)
แบบประเมินผลพฤติกรรมบุคคล ใบงานที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ดานคุณลักษณะที่พึงประสงค / คุณธรรม จริยธรรม (จิตพิสัย) คะแนน ที่ ชือ่ -สกุล
รักชาติ ระเบียบ วินัย 3
ประณีต สนใจใฝรู รอบคอบ เศรษฐกิจ รวม ความคิด ความ ปลอดภัย มนุษย คะแนน สรางสรรค 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
ระดับของคะแนนยอย 3 = มาก, 2 = ปานกลาง, 1 = นอย เกณฑการประเมินผล 11-15 = มาก, 6-10 = ปานกลาง, 1-5 = นอย บันทึกขอเสนอแนะ ปญหา/อุปสรรค และอื่น ๆ ของผูเรียน ……………………………………………………………………………….……………………………………… …………………………………………………………………………….……..………………………….…….……
ลงชื่อ ………..…………… ครูผูสอน
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 33
แบบประเมินผลพฤติกรรมกลุม ใบงานที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ ดานความรูและทักษะ (พุทธิพิสยั และทักษะพิสัย) คะแนน กลุมที่
จัดเตรียม วัสดุอุปกรณ 3
ปฏิบัติตอ ประกอบวงจร 3
บันทึกคา 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
ระดับของคะแนนยอย 3 = ดี, 2 = พอใช, 1 = ปรับปรุง เกณฑการประเมินผล 11-15 = ดี, 6-10 = พอใช, 1-5 = ปรับปรุง บันทึกขอเสนอแนะ ปญหา/อุปสรรค และอื่น ๆ ของผูเรียน ……………………………………………………………………………….……………………………………… …………………………………………………….…………………….……..………………………….……………
ลงชื่อ ………..…………… ครูผูสอน
34 พัลสเทคนิค (3105-2002)
เฉลยแบบทดสอบและแบบฝกหัด หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ แบบทดสอบกอนเรียน หนวยที่ 1 1. ความหมายของรูปคลื่นสัญญาณไฟฟาตรงกับขอใด ก. เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด ข. เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเวลา ค. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่เหมือนกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่เหมือนกัน ง. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่แตกตางกัน จ. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่เหมือนกัน 2. ขอใดเปนรูปคลื่นสัญญาณพื้นฐาน ก. คลื่นสามเหลี่ยม, คลื่นฟนเลื่อย ค. คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส, คลื่นขั้นบันได จ. คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร, คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล
ข. คลื่นไซน, คลื่นเอียง ง. คลื่นอินติเกรต, คลื่นเอียง
3. รูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณอยางทันทีทันใดคือขอใด ก. คลื่นขั้นบันได ข. คลื่นเอียง ค. คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล ง. คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส จ. คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร 4. รูปคลื่นเอียงขาขึ้นและคลื่นเอียงขาลงมารวมกัน ทําใหไดเปนรูปคลื่นขอใด ก. คลื่นฟนเลื่อย ข. คลื่นสามเหลี่ยม ค. คลื่นสี่เหลี่ยม ง. คลื่นอินติเกรต จ. คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 35
5. ขอใดเปนสัญลักษณของรูปคลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร ก.
ข.
ค.
ง.
จ. 6. รูปคลื่นที่เกิดจากการรวมตัวของคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้นและคลื่นเอ็กซโพเนนเชียล ขอบขาลง ตรงกับรูปคลื่นขอใด ก.
ข.
ค.
ง.
จ. 7. ขอใดคือความหมายของรูปคลื่นพัลสในทางทฤษฎี ก. มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของความลาดเอียงและมุมของคลื่นอยางรวดเร็ว ข. มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของแอมพลิจูดอยางรวดเร็ว ค. มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของความถี่อยางรวดเร็ว ง. มีการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันอยางรวดเร็ว โดยมีชวงเวลา t p t s จ. มีการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันอยางรวดเร็ว โดยมีชวงเวลา t p t s 8. ขอใดคือลักษณะของรูปคลื่นพัลส ก.
ข.
ค.
ง.
จ.
36 พัลสเทคนิค (3105-2002)
จากรูปขางลางนี้ ใหตอบคําถามขอ 9-10
9. ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ก. 2 ms ข. 4 ms ค. 8 ms ง. 10 ms จ. 12 ms 10. ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ก. 1.25 Hz ข. 12.5 Hz ค. 50 Hz ง. 100 Hz จ. 125 Hz
เฉลยแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที่ 1 1) ง
2) ข
3) ก
4) ข
5) ง
6) ค
7) จ
8) ก
9) ค
10) จ
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 37
แสดงวิธีทําแบบทดสอบกอนเรียน ขอ 9, 10 ขอที่ 9. ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ตอบ ค. 8 ms วิธีทํา แรงดัน (V) 30 15 0
2
4 6 prt = 8 ms
8
10 12
เวลา (ms)
ขอที่ 10. ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ตอบ จ. 125 Hz วิธีทํา หาคาความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา
prf
= = = =
1 T 1 8 ms 1 8 10 3 1,000 8
prf = 125Hz ดังนั้น ความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา มีคาเทากับ 125 Hz
ตอบ
38 พัลสเทคนิค (3105-2002)
แบบทดสอบหลังเรียน หนวยที่ 1 1. ขอใดหมายถึงรูปคลื่นสัญญาณไฟฟา ก. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่เหมือนกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่เหมือนกัน ข. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่แตกตางกัน ค. เกิดขึ้นจากแหลงกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกัน ทําใหไดรูปคลื่นเอาตพุตที่เหมือนกัน ง. เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด จ. เปนรูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเวลา 2. รูปคลื่นสัญญาณพื้นฐานคือขอใด ก. คลื่นฟนเลื่อย ค. คลื่นสี่เหลี่ยม จ. คลื่นเอียง
ข. คลื่นสามเหลี่ยม ง. คลื่นอินติเกรต
3. รูปคลื่นสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงจากการทํางานของตัวเก็บประจุในขณะที่มีการเก็บประจุ และ การคายประจุของแรงดันไฟตรงคือรูปคลื่นขอใด ก. คลื่นไซน ข. คลื่นสี่เหลี่ยม ค. คลื่นเอ็กซโพเนนเชียล ง. คลื่นเอียง จ. คลื่นขั้นบันได 4. รูปคลื่นเอียงขาขึ้นและคลื่นขั้นบันไดขอบขาลงมารวมกัน ทําใหไดเปนรูปคลื่นขอใด ก. คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตอร ข. คลื่นอินติเกรต ค. คลื่นสี่เหลี่ยม ง. คลื่นสามเหลี่ยม จ. คลื่นฟนเลื่อย 5. ขอใดเปนสัญลักษณของรูปคลื่นอินติเกรต ก.
ข.
ค.
ง.
จ.
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 39
6. รูปคลื่นที่เกิดจากการรวมตัวของคลื่นขั้นบันไดขอบขาขึ้นกับคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลง และคลื่นขั้นบันไดขอบขาลงกับคลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้นไดเปนรูปคลื่นขอใด ก.
ข.
ค.
ง.
จ. 7. ขอใดคือความหมายของรูปคลื่นพัลสในทางปฏิบัติ ก. เปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 10% และ 90% ข. เปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 20% และ 90% ค. ไมเปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 10% และ 90% ง. ไมเปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 20% และ 90% จ. ไมเปนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉาก มีจุดวัดคาระดับแรงดัน 10% และ 100% 8. รูปคลื่นพัลส มีลักษณะตรงกับขอใด ก.
ข.
ค.
ง.
จ.
40 พัลสเทคนิค (3105-2002)
จากรูปขางลางนี้ ใหตอบคําถามขอ 9-10
9. ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ก. 1 ms ข. 2 ms ค. 3 ms ง. 4 ms จ. 5 ms 10. ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ก. 250 Hz ข. 300 Hz ค. 350 Hz ง. 400 Hz จ. 500 Hz
เฉลยแบบทดสอบหลังเรียน หนวยที่ 1 1) ข
2) จ
3) ค
4) จ
5) ง
6ก
7) ค
8) ข
9) ง
10) ก
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 41
แสดงวิธีทําแบบทดสอบหลังเรียน ขอ 9, 10 ขอที่ 9. ชวงเวลาที่เกิดพัลสซ้ํา (prt) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ตอบ ง. 4 ms วิธีทํา
ขอที่ 10. ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา (prf) ของรูปคลื่นสี่เหลี่ยมมีคาตรงกับขอใด ตอบ ก. 250 Hz วิธีทํา หาคาความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา
prf
= = = =
1 T 1 4 ms 1 4 10 3 1,000 4
prf = 250 Hz ดังนั้น ความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา มีคาเทากับ 250 Hz
ตอบ
42 พัลสเทคนิค (3105-2002)
เฉลยแบบฝกหัด หนวยที่ 1 1. รูปคลื่นสัญญาณ หมายถึง เปนคลื่นสัญญาณไฟฟาลักษณะตาง ๆ ที่เกิดจากแหลงกําเนิดสัญญาณ ที่แตกตางกัน รูปคลื่นสัญญาณเอาตพุตทีอ่ อกมาจึงมีความแตกตางกันไป 2. คลื่นไซนเปนรูปคลื่นที่มีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะ มีการเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูดทั้งดาน แรงดันบวกและแรงดันลบสลับกันไปมาเชนนี้ตลอดเวลา 3. คลื่นเอียงเปนรูปคลื่นที่มีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะ เปนลักษณะเชิงเสนที่มีอัตราคงที่ และ มีความลาดเอียงทางแนวตั้งหรือแนวนอนลักษณะของเสนตรงมีมุมลาดเอียงมากหรือนอยก็ได 4. คลื่นเอียงขาขึ้นรวมกับคลื่นเอียงขาลงไดเปนคลื่น สามเหลี่ยม 5. คลื่นเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาขึ้นรวมกับเอ็กซโพเนนเชียลขอบขาลงไดเปนคลื่น อินติเกรต 6. คลื่นฟนเลื่อยเกิดการรวมตัวของคลื่น เอียงขาขึ้น กับคลื่น ขั้นบันไดขาลง 7. คลื่นพัลสในทางทฤษฎีมีชวงระยะเวลาของความกวางพัลส (tp) กับชองวางพัลส (ts) ที่ ไมเทากัน (t p t s )
8. prf : Pulse Repetition Frequency หมายถึง ชวงความถี่ที่เกิดพัลสซ้ํา หรือเรียกวา ความถี่ มีหนวยเปน เฮิรตซ 9. Duty Cycle หมายถึง คารอยละของอัตราสวนระหวางคาชวงเวลาที่มีพัลส (t p ) กับ คาชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) 10. กําหนดให PW = 6 ms และ prt = 10 ms จงคํานวณหา Duty Cycle มีคาเทากับ 60 % แสดงวิธีทําแบบฝกหัด ขอ 10 ขอที่ 10. กําหนดให PW = 6ms และ prt = 10ms จงคํานวณหา Duty Cycle มีคาเทากับ ……….. % ตอบ 60 % วิธีทํา หาคาดิวตีไซเคิล
D
= = =
D = ดังนั้น ดิวตีไซเคิล มีคาเทากับ 60 %
PW 100% prt 6 ms 100% 10 ms 600 10
60 %
ตอบ
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 43
เฉลยใบงานที่ 1 เรื่อง รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 1. จุดประสงคการเรียนรู 1.1 อธิบายและเขียนรูปคลื่นสัญญาณแบบตาง ๆ ได 1.2 ปฏิบัติใชงานเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาตาง ๆ ได 1.3 ปฏิบัติใชงานเครื่องกําเนิดสัญญาณความถี่ได 1.4 ปฏิบัติตอประกอบวงจร วัด และบันทึกคาตาง ๆ ได 2. เครื่องมือและอุปกรณ 2.1 เครื่องออสซิลโลสโคป แบบ 2 เสนภาพ 2.2 เครื่องกําเนิดสัญญาณ
จํานวน จํานวน
1 1
เครื่อง เครื่อง
3. ทฤษฎี สัญญาณไฟฟา จะเกิดจากแหลงตนกําเนิดสัญญาณที่แตกตางกันทําใหรูปสัญญาณเอาตพุตที่ ไดจึงมีความแตกตางกันออกไป ซึ่งสัญญาณไฟฟาไดถูกนําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสทั้งทาง ดานอนาล็อกและดานดิจิตอล เพื่อนําไปใชในการควบคุมการทํางานของวงจรอิเล็กทรอนิกส คลื่นไซน เปนรูปคลื่น สัญญาณที่มีก ารเปลี่ยนแปลงทางแอมพลิจูด (Amplitude) โดยจะมี ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันเพิ่มขึ้นทางบวกจนถึงคาแรงดันสูงสุด และมีการเปลี่ยนแปลง คาแรงดันทางลบลดลงจนถึงคาแรงดันสูงสุดทางลบ จากนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงคาแรงดันทางบวก สลับกับทางลบกลับไปกลับมาเชนนี้ตลอดเวลา แสดงดังรูปที่ 1.1
รูปที่ 1.1 ลักษณะคลื่นไซน
44 พัลสเทคนิค (3105-2002)
คลื่นสามเหลี่ยม เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากการรวมกันของคลื่นเอียงขาขึน้ และ คลื่นเอียงขาลงเขาดวยกัน โดยที่มีมุมและระยะเวลาเอียงเทากัน แสดงดังรูปที่ 1.2
รูปที่ 1.2 ลักษณะคลื่นสามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เปนรูปคลื่นสัญญาณที่เ กิดจากการรวมตัวกันของคลื่นขั้นบันได ขอบขาขึ้นกับคลื่นขั้นบันไดขอบขาลงเขาดวยกัน โดยชวงเวลาที่มีพัลส (tp) กับชวงเวลาที่ไมมีพัล ส (ts) มีคาเทากัน คือ tp = ts แสดงดังรูปที่ 1.3
tp
ts
รูปที่ 1.3 ลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เมื่อ
tp ts
คือ คือ
ชวงเวลาที่มีพัลส ชวงเวลาที่ไมมีพัลส
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 45
4. ลําดับขั้นการทดลอง 4.1 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.4
รูปที่ 1.4 แสดงการวัดคลื่นไซน 4.4 ปอนสัญญาณรูปคลื่นไซน มีความถี่ 100Hz ขนาดแรงดัน 5VP-P 4.5 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพุต ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.1 ตารางกราฟเวลาที่ 1.1 สัญญาณเอาตพุต
ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = 1 V Time/Div = 2 ms
คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = 1 V/Div × = 5 ชอง = 5 Vp-p เวลา = 2 msT/Div × = 5 ชอง = 10 ms ความถี่ = 1 = 1 3 = 1,000 = 100 Hz 10 ms
10 10
10
46 พัลสเทคนิค (3105-2002)
4.4 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.5
รูปที่ 1.5 แสดงการวัดคลื่นสามเหลี่ยม 4.5 ปอนสัญญาณรูปคลื่นสามเหลี่ยม มีความถี่ 1kHz ขนาดแรงดัน 10VP-P 4.6 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพตุ ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.2 ตารางกราฟเวลาที่ 1.2 สัญญาณเอาตพุต
ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = 2 V Time/Div = 0.2 ms
คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = 2 V/Div × = 5 ชอง = 10 Vp-p เวลา = 0.2 msT/Div × = 5 ชอง = 1 ms ความถี่ = 1 = 1 3 = 1,000 = 1 kHz 1 ms
1 10
1
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 47
4.7 ตอประกอบวงจรตามรูปที่ 1.6
รูปที่ 1.6 แสดงการวัดคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส 4.10 ปอนสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีความถี่ 10kHz ขนาดแรงดัน 15VP-P 4.11 ใชเครื่องออสซิลโลสโคปวัดและบันทึกคาสัญญาณเอาตพตุ ลงในตารางกราฟเวลาที่ 1.3 ตารางกราฟเวลาที่ 1.3 สัญญาณเอาตพุต
ตั้งชอง ออสซิลโลสโคป Volt/Div = 5 V Time/Div = 20 µs
คํานวณ ขนาดแรงดัน เวลา และความถี่ แรงดัน = 5 V/Div × = 3 ชอง = 15 Vp-p เวลา = 20 µsT/Div × = 5 ชอง = 100 µs ความถี่ = 1 = 1 6 = 1,000,000 = 10 kHz 100 s
100 10
100
48 พัลสเทคนิค (3105-2002)
ขอควรระวัง : 1. ระวังการตอสายสัญญาณอินพุตเครื่องออสซิลโลสโคปกับสายสัญญาณเอาตพุตเครื่อง กําเนิดสัญญาณใหถูกตอง คือ สายสัญญาณขั้ว (+) กับ ขั้ว (+) และ ขั้ว (-) กับ ขั้ว (-) 2. หลีกเลี่ยงการใชออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณในบริเวณที่ถูกแสงแดด โดยตรง มีอุณหภูมิและความชื้นสูง รวมทั้งในบริเวณที่มีฝุนละอองมากหรือมีการสั่นสะเทือน 3. ไมควรเพิ่มความสวางของเสนแสงใหมากเกินไป ซึ่งจะทําใหผิวที่ฉาบสารเรืองแสง หลอด CRT ของเครื่องออสซิลโลสโคปเสื่อมไดงาย 4. ระวังอยาใหสัญญาณที่เอาตพุตลัดวงจร ขอแนะนํา : 1. การเก็บรักษาเครื่องออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณความถีค่ วรเก็บอยาง ระมัดระวังใหหางจากสภาพแวดลอมที่มีความชื้น อุณหภูมิสูงเกินไป และหางจากบริเวณทีจ่ ะมี การสั่นสะเทือนและมีสนามแมเหล็ก นอกจากนี้ควรมีการทําความสะอาดจอภาพเปนครั้งคราว โดยใชผาเช็ดเบา ๆ 5. สรุปผลการทดลอง ไดเห็นรูปคลื่นสัญญาณ จํานวน 3 รูปคลื่น ไดแก คลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม และคลื่นสี่เหลี่ยม ทั้งใชงานเครื่องออสซิลโลสโคปวัดรูปคลื่นสัญญาณ พรอมคํานวณอานคาตาง ๆ รูปคลื่นได เชน ขนาดแรงดัน (E), ชวงเวลาที่มีพัลส (t p ) , ชวงเวลาที่ไมมีพัลส (t s ) , ชวงเวลาพัลสเอาตพุต (T) และความถี่ (f) ทําใหนําความรูไปออกแบบวงจรพัลส หรือซอมแซมเครื่องใชอิเล็กทรอนิกสได 6. คําถามทายการทดลอง 6.1 จากการทดลองคลื่นไซน คลืน่ สามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยม มีลักษณะของรูปคลื่นแตกตางกัน หรือไม เพราะเหตุใด ตอบ แตกตางกัน เพราะคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ เชน คลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม คลื่นสี่เหลี่ยม จะเกิดจากแหลงตนกําเนิดสัญญาณที่ตางชนิดกัน ทําใหไดรูปคลื่นสัญญาณเอาตพุต ที่ออกมาแตกตางกันไป
หนวยที่ 1 รูปคลื่นสัญญาณไฟฟาแบบตาง ๆ 49
6.2 จากการทดลองคลื่นไซน คลื่นสามเหลี่ยม และคลื่นสี่เหลี่ยม มีชวงความถี่ (f) ที่แตกกัน เพราะเหตุใด ตอบ เพราะรูปคลื่นสัญญาณในแตละรูปคลื่นจะมีชวงเวลาพัลสเอาตพุต (T) ที่ไมเทากัน จึงทําใหชวงความถี่ (f) ของแตละรูปคลื่นไมเทากัน ซึ่งคาชวงความถี่(f) คํานวณไดจากสมการ f
1 T
จากสมการเห็นไดวา หากชวงเวลาพัลสเอาตพุต (T) มีคามาก จะทําใหคาชวงความถี่ (f) มีคานอย เพราะคาชวงเวลาพัลสเอาตพุตหาร 1 อยู (ยิ่งคา T หารมาก จะยิ่งทําใหคา f นอย) 6.3 คลื่นไซน นําไปใชงานกับวงจรอิเล็กทรอนิกสใดไดบาง ตอบ วงจรหรี่ไฟฟา 220VAC, วงจรขยายเสียง ฯลฯ 6.4 คลื่นสี่เหลี่ยม นําไปใชงานกับหรือวงจรอิเล็กทรอนิกสใดไดบาง ตอบ วงจรตั้งเวลาดิจิตอล, วงจรกําเนิดสัญญาณสี่เหลี่ยม, วงจรคอมพิวเตอร ฯลฯ 6.5 ผูเรียนสามารถนําความรูที่ไดจากการทดลองไปใชกับชีวิตประจําวันไดอยางไร ตอบ สามารถนําความรูที่ไดจากการทดลองไมวาจะเปนลักษณะของรูปคลื่น การใชงาน เครือ่ งออสซิลโลสโคปและเครื่องกําเนิดสัญญาณไปใชเกี่ยวกับงานซอมเครื่องใชอิเล็กทรอนิกสได เชน ซอมโทรทัศน, ซอมเครื่องเลน VCD และซอมโทรศัพทมือถือ เปนตน และในงานเกี่ยวกับ คํานวณออกแบบวงจรพัลสและวงจรดิจิตอลไดเชนกัน