หน่วยการเรียนที่ 1...ม ค า จ ดประสงค...

มคา

จดประสงคการทดลอง 1. ใชออสซลโลสโคปวดรปรางสญญาณไฟฟาได 2. ประกอบวงจร RC Integrator ได 3. อานคาทางไฟฟาจากออสซลโลสโคป 4. เขยนรปรางสญญาณจากวงจร RC Integrator ได

เครองมอและอปกรณ 1. ฟงกชนเจเนเรเตอร จ านวน 1 ตว 2. ออสซลโลสโคป ชนด 2 เสนภาพ จ านวน 1 เครอง 3. ตวตานทาน 1 kΩ, 15 kΩ, 20 kΩ, 100 kΩ 0.5 W จ านวน 4 ตว 4. ตวเกบประจไฟฟา 0.1 µF, 0.047µF, 0.01 µF คาละ1 ตว จ านวน 3 ตว 5. ไอซออปแอมปเบอร LF353 จ านวน 1 ตว 6. แผนเบรนบอรดพรอมทงชดจาไฟ ±12 V และสายตอวงจร จ านวน 1 ชด

ล าดบขนการทดลอง 1. ตอวงจรตามรปดานลาง

รปท 1 วงจรส าหรบการทดลองขอ 1

2. ตอสายวดสญญาณของออสซสโลสโคปแบบ 2 เสนภาพ โดย CH1 ตอทอนพต ( IE ) CH2 ตอทเอาตพต ( OE ) ปรบเครองก าเนดสญญาณใหเปนแบบสเหลยม หมน VR ส าหรบปรบขนาดความแรงของสญญาณเอาตพต

10 Vpp ปรบความถใหไดประมาณ 1 KHz และปรบคา Duty cycle ใหได Duty cycle เทากบ 50% แลวปรบออสซลโลสโคปใหอานสญญาณใหชดเจนทสด บนทกรปคลนสญญาณ พรอมบนทกคาตาง ๆ ลงในรปท 2

Eo

E i

รปท 2 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 2

ขนาดสญญาณอนพต = 10 Vp-p , ขนาดสญญาณเอาตพต = 10 Vp-p

3. เปลยนคา C1 เปน 0.01 µF แลวท าตามขอ 2 บนทกคาลงในรปท 3

Eo

E i

รปท 3 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 2

ขนาดสญญาณอนพต = 10 Vp-p , ขนาดสญญาณเอาตพต = 10 Vp-p

4. เปลยนคา C1 เปน 0.1 µF แลวท าตามขอ 2 บนทกคาลงในรปท 4

Eo

E i

รปท 4 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 4

ขนาดสญญาณอนพต = 10 Vp-p , ขนาดสญญาณเอาตพต = 10 Vp-

5. ตอวงจรตามรปดานลาง

รปท 5 วงจรส าหรบการทดลองขอ 5

6. ตอสายวดสญญาณของออสซสโลสโคปแบบ 2 เสนภาพ โดย CH1 ตอทอนพต ( IE ) CH2 ตอทเอาตพต ( OE ) ปรบเครองก าเนดสญญาณใหเปนแบบสเหลยม หมน VR ส าหรบปรบขนาดความแรงของสญญาณเอาตพต 2 Vpp ปรบความถใหไดประมาณ 1 KHz และปรบคา Duty cycle ใหได Duty cycle เทากบ 50% แลวปรบออสซลโลสโคปใหอานสญญาณใหชดเจนทสด บนทกรปคลนสญญาณ พรอมบนทกคาตาง ๆ ลงในรปท 6

Eo

E i

รปท 5 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 6

ขนาดสญญาณอนพต = 2 Vp-p, ขนาดสญญาณเอาตพต = 3.6 Vp-p

7. เปลยน C1 เปน 0.01 µF แลวท าตามขอ 6 บนทกผลลงในรปท 7

Eo

E i

รปท 7 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 7

ขนาดสญญาณอนพต = 2 Vp-p, ขนาดสญญาณเอาตพต = 6.8 Vp-p

8. จงอธบายขอแตกตางของรปรางสญญาณในรปท 6 กบรปท 7 ตอบ สญญาณในรปท 5 กบรปท 6 แตกตางคอ สญญาณเอาตพตของการทดลองขอท 5 เปนรปรางสญญาณสามเหลยมทสมบรณกวาสญญาณเอาตพตของการทดลองขอท 6

9. เปลยนรปรางสญญาณทเครองก าเนดสญญาณ ใหเปนสญญาณรปไซน หมน VR ส าหรบปรบขนาดความแรงของสญญาณเอาตพต 2 Vpp ปรบความถใหไดประมาณ 1 KHz และปรบแลวปรบออสซลโลสโคปใหอานสญญาณใหชดเจนทสด บนทกรปคลนสญญาณ พรอมบนทกคาตาง ๆ ลงในรปท 8

Eo

E i

รปท 8 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 9

ขนาดสญญาณอนพต = 2 Vp-p, ขนาดสญญาณเอาตพต = 13 Vp-p 10. เปลยนรปรางสญญาณทเครองก าเนดสญญาณ ใหเปนสญญาณสามเหลยม หมน VR ส าหรบปรบขนาดความแรงของสญญาณเอาตพต 2 Vpp ปรบความถใหไดประมาณ 1 KHz และปรบ แลวปรบออสซลโลสโคปใหอานสญญาณใหชดเจนทสด บนทกรปคลนสญญาณ พรอมบนทกคาตาง ๆ ลงในรปท 8

Eo

E i

รปท 9 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 10 ขนาดสญญาณอนพต = 2 Vp-p, ขนาดสญญาณเอาตพต = 11 Vp-p

สรปผลการทดลอง

ตอนท 1 จงท าเครองหมาย ลงในขอทถกตองทสด 1. วงจรอนตเกรเตอรอาศยแรงดนตกครอมอปกรณใดไปใชงาน ก. Resistor ข. Inductor ค. Capacitor ง. Diode 2. วงจรอารซจะสงผลใหสวนใดของสญญาณไมเปลยนแปลง ก. รปราง ข. ความถ ค. ความแรง ง. ดวตไซเคล

3. จากวงจรในรปดานลาง คา มคาเทาไร R

C

30KW

2.2 µF

ก. 66 มลลวนาท ข. 660 มลลวนาท ค. 6.6 วนาท ง. 66 วนาท รปส าหรบขอ 4–5

R

CE=10V+

1

2 10KW

10µFEc

SW1

4. จากรปทก าหนด สมมตสวตชอยทต าแหนงท 2 แรงดนตกครอมท C = 0 V หลงจากนนสวตชถกโยก ไปต าแหนงท 1 เมอเวลาผานไป 0.3 วนาทหลงจากโยกสวตชแรงดนไฟฟาทตกครอมท C มคาเทาไร ก. 5.6 V ข. 6.8 V ค. 8.6 V ง. 9.5 V

5. จากรป สมมตสวตชอยทต าแหนงท 1 จนท าใหแรงดนตกครอมท C = 8.00 V จากนน สวตชถกโยก มาทต าแหนงท 2 เมอเวลาผานไป 0.2 วนาท หลงจากโยกสวตชแรงดนตกครอมท C มคาเทาไร ก. 1.08 V ข. 2.01 V ค. 3.05 V ง. 4.07 V รปส าหรบขอ 6–8

R

C

ตวเลอกส าหรบขอ 6–7

ก.

ข.

ค.

ง.

6. จากรปทก าหนด เมอปอนอนพตเปนสญญาณไซนรปคลนเอาตพตจะเปนรปคลนลกษณะใด 7. จากรปทก าหนด เมอปอนอนพตเปนรปคลนสามเหลยม รปคลนเอาตพตจะเปนรปคลนลกษณะใด 8. จากรปทก าหนด ถาน าไปใชกบกระแสสลบ จะเรยกวาวงจรอะไร ก. Low pass filler ข. High pass filler ค. Band pass filler ง. Band stop filler 9. จากวงจรรปท 3 ถาหาก R1 = 12 kΩ, C1 = 0.047 µF ความถคตออฟของวงจรคอคาใด ก. 163 Hz ข. 282 Hz ค. 303 Hz ง. 425 Hz

10. จากวงจรรปดานลาง ถาปอนสญญาณอนพตเปนสญญาณรปไซน สญญาณทเอาตพตจะเปนรปรางใด

CR

t0

-

+E

+Vcc

-Vcc

ก.

ข.

ค.

ง.

ตอนท 2 จงอธบาย/บรรยายหรอออกแบบ 1. จากวงจรในรปดานลาง สมมตแรงดนตกครอม C กอนจะท าการเกบประจเทากบ 0 V ถาโยกสวตชจาก ต าแหนงท 2 ไปยงต าแหนงท 1 จงค านวณ 1.1 แรงดนทตกครอมท C เมอเวลาผานไป 3, 6, 9, 12, 15, และ 18 วนาท ตามล าดบ 1.2 เขยนกราฟแรงดนทตกครอม C ทเวลา 3, 6, 9, 12, 15, และ 18 วนาท

วธค านวณ

1.1 จากสตร EC = t-( )

0E - (E - E )

จากโจทย EC = 0

= RC

= 30 KW 100 µF = 100 103

100 10-6 = 3 sec 1) ท t = 3 วนาท

EC = t- ( )

0E - (E - E )

= t- ( )

10 - (10 - 0)

= 3- ( )310 - (10)

= 10 - 3.678 = 6.322 V 2) ท t = 6 วนาท

EC = t- ( )

0E - (E - E )

= 6- ( )310 - (10 - 0)

= 6- ( )310 - (10)

= 10 - 1.353 = 8.647 V 3) ท t = 9 วนาท

EC = t- ( )

0E - (E - E )

= 9- ( )310 - (10 - 0)

= 9- ( )310 - (10)

= 10 - 0.498 = 9.52 V

4) ท t = 12 วนาท

EC = t- ( )

0E - (E - E )

= 12- ( )310 - (10 - 0)

= 12- ( )310 - (10)

= 10 - 0.183 = 9.817 V

5) ท t = 15 วนาท

EC = t- ( )

0E - (E - E )

= 15- ( )310 - (10 - 0)

= 15- ( )310 - (10)

= 10 - 0.006 = 9.994 V 6) ท t = 18 วนาท

EC = t- ( )

0E - (E - E )

= 18- ( )310 - (10 - 0)

= 18- ( )310 - (10)

= 10 - 0.002 = 9.998 V 2. เขยนกราฟไดดงน

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

t 0 3 6 9 12 15 18

E

C 6.322

8.647

9.5029.817 9.994 9.998

2. จงออกแบบวงจรอนตเกรเตอรทใชออปแอมปตามรปดานลาง ก าหนดใหอนพตเปนสญญาณสเหลยมขนาด 8V ความถ 1,000 Hz ถง 2,000 Hz ใชออปแอมปเบอร 741 และใชแหลงจายไฟฟากระแสงตรง 15 V

(ออปแอมปเบอร 741 ม IB 500 nA)

วธออกแบบ

1. จากโจทยก าหนดใหใชออปแอมปเบอร 741 ซงมกระแส IB 500 nA ดงนนกระแสทไหลผานวงจร feedback จะประมาณ 1000 เทา

I = B1000 I × = 1000 × 500 nA = 500 µA

2. ค านวณหาคา R1

R1 = iV I

= V A

16500

= -616 V

500 10

= 32 KW เลอกใช 33 KW

3. ค านวณหาคา C1

C1 = i

sat (min)

I 2 V f

Ii = i(max)

1

V R

= 16 V 33 K W

= 0.485 mA

C1 = 0.485 mA : V(sat) = +Vcc - 1 V 2 14 V 100 Hz 0

= 17 nF = 0.017 F เลอกใช 0.02 F 4. ค านวณหาคา R2

R2 = i

(min) 1

V2 f C

=

16 V2 1000 0.02 F

= -6

16 V2 1000 0.02 10

= 127323 W

= 127.323 KW เลอกใช 120 KW 5. ค านวณหาคา R3 R3 = R1 // R2

=

1 2

1 2

R RR R

=

33 K 120 K33 K 120 K

W W

W W

= 25.88 KW เลอกใชคา 27 KW

เขยนวงจรไดดงน

t0

+8VE

-8V

+15V

-15V

741

R1

R3

R2

C1

t0

-

+E

33 KW

27 KW

120 KW

0.02 µF

3. จากวงจรในรปดานลาง จงออกแบบวงจร Low pass filter ทตองการจดตดดานความถสง 3 KHz

วธค านวณ

จากสตร Cf = 12 RC

แทนคา 3000 = 1 2 RC

3000R = 1 2 C

R = 12 300 0 C

เลอกใช C = 0.01 µF

R = 12 3000 0.01 µF

= 61

2 3.143 3000 0.01 10

= 5302.78 Ω

เขยนวงจรและกราฟของตวอยางท 7 ไดดงน

E

f

-3 dB0 dB

C

R

E IN

3 KHz

0.01 µF

5302.78 Ω