วิชาพัลส์เทคนิค 3105-2002

วชาพลสเทคนควชาพลสเทคนค3105-20023105-2002

ผสอน ครทองคำา แกวสข

2 หนวยกต เวลาเรยน 3 คาบ / สปดาห

Download :www.krutongkam.com

จดประสงครายวชาจดประสงครายวชา

• เพอใหสามารถวเคราะหรปสญญาณไฟฟาและวงจรพลสและสวตชง ในงานอเลกทรอนกส

• เพอใหสามารถปฏบตงานออกแบบวงจรพลสไดตามขอกำาหนด

• เพอใหมกจนสยในการทำางานดวยความประณต รอบคอบและปลอดภย ตระหนกถงคณภาพของงานและมจรยธรรมในงานอาชพ

คำาอธบายรายวชาคำาอธบายรายวชา

ศกษาหลกการและปฏบต การออกแบบวงจรและสรางรปสญญาณไฟฟาแบบตางๆ วงจรแปลงรปสญญาณ วงจรคลปเปอร และแคลมเปอร วงจรลดทอนสญญาณ วงจรอนทเกรเตอร วงจรดฟเฟอรเรนชเอเตอร วงจรสวตช ชมตตทรกเกอร วงจรมลตไวเบรเตอร วงจรทรกเกอร วงจรสรางสญญาณไทมเบส

และการซงคโครไนซ

การประเมนผลการประเมนผล• กจนสย 20%• ใบงาน 10%• งาน และการนำาเสนองาน 20%

• สอบ 3 ครง 50%

ความหมายของสญญาณพลสความหมายของสญญาณพลส

• คอสญญาณทางไฟฟาททกสญญาณ ยกเวนสญญาณซายด

ฟงกชนและรปคลนฟงกชนและรปคลน

• ฟงกชน (Function) หมายถงปรมาณ 2 ปรมาณ โดยมลกษณะทปรมาณหนงขนกบการเปลยนแปลงของปรมาณหนง

• รปคลน (Waveform) หมายถง สญญาณทางไฟฟา ทเกดจากการรวมตวของฟงกชน

ฟงกชนฟงกชน• ฟงกชนขนบนได (Step Function)

เปนฟงกชนทมการเปลยนแปลงของระดบสญญาณจากระดบสญญาณหนงไปยงอกระดบแบบทนททนใดf(t)

(t)

f(t)

(t)

ฟงกชนฟงกชน• ฟงกชนลาดเอยง (Ramp Function)

เปนฟงกชนทมการเพมขนหรอลดลงแบบเชงเสน เมอเทยบกบเวลาf(t)

(t)

f(t)

(t)

ฟงกชนฟงกชน• ฟงกชนเอกโพเนนเชยล (Exponential

Function) เปนฟงกชนทมการเพมขนหรอลดลงแบบเอกโพเนนเชยล เมอเทยบกบเวลาf(t)

(t)

f(t)

(t)

เมอเมอมการรวมตวของฟงกชนมการรวมตวของฟงกชนทำาใหเกดสญญาณทางไฟฟาหรอทำาใหเกดสญญาณทางไฟฟาหรอ

รปคลนรปคลน

รปคลน รปคลน ((Waveform)Waveform)• รปคลนสเหลยม (Rectangular Waveform)

เปนรปคลนทเกดจากการรวมตวของฟงกชนขนบนได แบบบวกและลบรวมกนE(Volt)

(t)t1 t2T

Eav = (E1 . t1) + (E2 . t2)T

E1

E2

รปคลน รปคลน ((Waveform)Waveform)• รปคลนสเหลยม (Rectangular Waveform)

E(Volt)

(t)t1 t2T

E1

E2

Eav = (E1 . t1) + (E2 . t2)T

รปคลน รปคลน ((Waveform)Waveform)• รปคลนสามเหลยม (Triangular Waveform)

เปนรปคลนทเกดจากการรวมตวของฟงกชนลาดเอยง แบบบวกและลบรวมกน

E(Volt)

(t)t1 t2T

E1

Eav = ((E1 / 2) . t1) T

รปคลน รปคลน ((Waveform)Waveform)• รปคลนฟนเลอย (Sawtooth Waveform)

เปนรปคลนทเกดจากการรวมตวของฟงกชนลาดเอยง แบบบวกและฟงกชนขนบนไดแบบลบรวมกน

E(Volt)

(t)t1T

E1

Eav = E1 2

รปคลน รปคลน ((Waveform)Waveform)• รปคลนเอกโพเนนเชยล (Exponential Waveform)

เปนรปคลนทเกดจากการรวมตวของฟงกชนเอกโพเนนเชยล แบบบวกและฟงกชนเอกโพเนนเชยลแบบลบรวมกนE(Volt)

(t)t1T

E1

Eav = 1 (E1 . e (-t/RC) )dtT

ลลกษณะคณสมบตของรปคลนกษณะคณสมบตของรปคลนพลสพลส

* * ในทาง อดมคตในทาง อดมคต* * ในทาง ปฏบตในทาง ปฏบต

ผหญงในอดมคตผหญงในอดมคต

ชายในทางอดมคตชายในทางอดมคต

ชาย หญง ในทางปฏบตชาย หญง ในทางปฏบต

ลกษณะสมบตของรปคลนพลสลกษณะสมบตของรปคลนพลส

E(Volt)

(t)

10V

รปคลนพลสในทางอดมคต


(t)

Ep

แอมปลจดของพลส แอมปลจดของพลส ((Pulse Amplitude)Pulse Amplitude)หมายถงความสงของสญญาณพลสหมายถงความสงของสญญาณพลส

E(Volt)


(t)

Ep

ขอบนำาหนาพลส ขอบนำาหนาพลส ((Leading edge)Leading edge)หมายถงขอบแรกของพลสทปรากฏหมายถงขอบแรกของพลสทปรากฏ

ขอบนำา

E(Volt)


(t)

Ep

ขอบนำาหนาพลส ขอบนำาหนาพลส ((Leading edge)Leading edge)หมายถงขอบแรกของพลสทปรากฏหมายถงขอบแรกของพลสทปรากฏ

ขอบนำา

E(Volt)


(t)

Ep

ขอบตามหลงพลส ขอบตามหลงพลส ((Trailling edge)Trailling edge)หมายถงขอบท หมายถงขอบท 2 2 ของพลสทปรากฏของพลสทปรากฏ

ขอบตาม

E(Volt)


(t)

Ep

ขอบตามหลงพลส ขอบตามหลงพลส ((Trailling edge)Trailling edge)หมายถงขอบท หมายถงขอบท 2 2 ของพลสทปรากฏของพลสทปรากฏ

ขอบตาม

E(Volt)


(t)

Ep

ความกวางของพลส ความกวางของพลส ((Pulse Width)Pulse Width)หมายถงระยะเวลาตงแตหมายถงระยะเวลาตงแตขอบนำาหนาขอบนำาหนาถงถงขอบหลงขอบหลงของพลลลกเดยวกนของพลลลกเดยวกน

PWPW

tp

E(Volt)


(t)

Ep

ชวงไมปรากฏพลส ชวงไมปรากฏพลส ((Space Width)Space Width)หมายถงระยะเวลาตงแตขอบหมายถงระยะเวลาตงแตขอบหลงของพลลหลงของพลล ถง ถงขอบนำาหนา ของพลสอกลกขอบนำาหนา ของพลสอกลก

SWSW

trp

E(Volt)


(t)

Ep

คาบเวลาของพลส คาบเวลาของพลส ((Time Period)Time Period)หมายถงชวงเวลาตงแตขอบนำาหนาหมายถงชวงเวลาตงแตขอบนำาหนา

trptpT = PRT

ของพลสลกหนง ถงขอบนำาหนาของพลสลกถดไปของพลสลกหนง ถงขอบนำาหนาของพลสลกถดไปPRT = T = tp + trp (Sec)PRT = T = tp + trp (Sec)

E(Volt)


(t)

Ep

ความถการซำาของพลส ความถการซำาของพลส ((Pulse Repetition Frequency)Pulse Repetition Frequency)

trptpT = PRT

หมายถง จำานวนของพลสทหมายถง จำานวนของพลสทปรากฏใน ปรากฏใน 1 1 วนาทวนาทPRF = F = 1 (Hz)PRF = F = 1 (Hz)

TT

E(Volt)


(t)

Ep1

คาแรงดนเฉลยของพลส คาแรงดนเฉลยของพลส ((Average Voltage : Eav)Average Voltage : Eav)

trptpT = PRT

หมายถงอตราสวนระหวางผลรวมของพนทพลสในชวงเวลาซำาของพลสตอเวลาการซำาของพลสEav = (Ep1 . tp) + (Ep2 . trp) (Volt)Eav = (Ep1 . tp) + (Ep2 . trp) (Volt)

TT

Ep2

E(Volt)


(t)

Ep1

คาดวตไซเคล คาดวตไซเคล ((Duty cycle )Duty cycle )

trptpT = PRT

หมายถงอตราสวนระหวางความกวางของพลสตอเวลาการซำาของพลส% Duty cycle = tp . % Duty cycle = tp .

100 % (%)100 % (%)TT

Ep2

E(Volt)

แบบทดสอบแบบทดสอบ

(t = Sec)

10 V

แอมปลจดพลส แอมปลจดพลส (Ep) =(Ep) =

-2.5 V1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

E(Volt)

จากรปใหตอบคำาถามจากรปใหตอบคำาถาม

Ep = Ep = 10 Vp10 Vp-Ep = -2.5 Vp-Ep = -2.5 Vp

Ep-p = 12.5 Vp-pEp-p = 12.5 Vp-p


(t = Sec)

10 V

ความกวางพลส ความกวางพลส (PW) =(PW) =

-2.5 V1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

E(Volt)


4 4 SecSec


(t = Sec)

10 V

ชวงไมปรากฏพลส ชวงไมปรากฏพลส (SW) =(SW) =

-2.5 V1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

E(Volt)


2 2 SecSec


(t = Sec)

10 V

เวลาการซำาของพลส เวลาการซำาของพลส (PRT / T) =(PRT / T) =

-2.5 V1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

E(Volt)


6 6 SecSec


(t = Sec)

10 V

ความถการซำาของพลส ความถการซำาของพลส (PRF / F) =(PRF / F) =

-2.5 V1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

E(Volt)


1 = 1 1 = 1 = = 0.0.167 Hz167 Hz T 6 T 6 SecSec


(t = Sec)

10 V

% Duty % Duty cycle cycle = =

-2.5 V1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

E(Volt)


tp . 100% = 4 Sec . tp . 100% = 4 Sec . 100% = 100% = 66.67 %66.67 % T 6 SecT 6 Sec


(t = Sec)

10 V

Eav Eav = =

-2.5 V1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

E(Volt)

จากรปใหตอบคำาถามจากรปใหตอบคำาถาม (E1 . Tp) + (E2 . Trp) = (E1 . Tp) + (E2 . Trp) = (10V . 4Sec) + (-2.5V . 2Sec) (10V . 4Sec) + (-2.5V . 2Sec) T T

6 Sec 6 Sec= (40VSec) + (-5VSec) = (40VSec) + (-5VSec) = 35VSec = = 35VSec = 5.835.83 VV6 Sec 6 6 Sec 6

SecSec

รปคลนพลสในทางปฏบตรปคลนพลสในทางปฏบต

(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%

PreShoot


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%OverShoot


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%Leading edge

tr

Tr = Rise Time


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%% Trailing edge

tf tf = Fall Time


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%

Pulse widthPW

tp


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%

Space width SW

trp


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%

SW

trp

PW

tp T = tp+trp


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%Amplitude


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%

EpmaxEpmin

Epav = Epmax + Epmin2


(t = Sec)

100%100%

5050%%

E(Volt)

00 %%1010%%

9090%%

EpmaxEpmin

- 100%Tilt = (Epmax Epmin) . %Epav

RC Circuit

ทบทวนความรเดมทบทวนความรเดม

10+-

SW กฎของโอหม (Ohm Law)

I = 0 AI = 0 AE 10 V

10V

ER (Volt)

t (Sec)

VER = 0 Volt

10+-


I = 1 AI = 1 A VER = 10 VoltsE 10 V

10V

ER (Volt)

t (Sec)

E = ER


10


I = 1 AI = 1 AVER2 = 0 Volts

+-E 10 V

ER (Volt)10V

t (Sec)

0

ER1 = 10 Volts

E = ER1 + ER2


9



ER (Volt)10V

t (Sec)

1

ER1 = 9 Volts

1V

9V

E = ER1 + ER2

+-E 10 V


7



ER (Volt)10V

t (Sec)

3

ER1 =7 Volts

3V

7V

E = ER1 + ER2

+-E 10 V


5



ER (Volt)10V

t (Sec)

5

ER1 =5 Volts

5V

E = ER1 + ER2

+-E 10 V


3



ER (Volt)10V

t (Sec)

7

ER1 =3 Volts

3V

7V

E = ER1 + ER2

+-E 10 V


0



ER (Volt)10V

t (Sec)

10

ER1 =0 Volts

E = ER1 + ER2

+-E 10 V


10

SW

I = 0 AI = 0 AVEC = 0 Volts

ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 0 Volts+-E 10 V

วงจร วงจร RC RC เมอตอกบไฟฟากระแสตรง เมอตอกบไฟฟากระแสตรง ((DC)DC)

C

10

SW


ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 10 Volts

E = ER + EC

+-E 10 V

C

t0


10

SW


ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 10 Volts

E = ER + EC

+-E 10 V

C

t0

คำานวณคำานวณ ณ เวลา ณ เวลา t0t0ER = E-Ec =

10V - 0V = 10V I = ER =

10V = 1A R 10


10

SW


ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 10 Volts

E = ER + EC

+-E 10 V

C

t0


10

SW

I = 0.7 AI = 0.7 AVEC = 3 Volts

ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 7 Volts

E = ER + EC

+-E 10 V

C

t0

7V3V


10

SW

I = 0.5 AI = 0.5 AVEC = 5 Volts

ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 5 Volts

E = ER + EC

+-E 10 V

C

t0

5V


10

SW

I = 0.3 AI = 0.3 AVEC = 7 Volts

ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 3 Volts

E = ER + EC

+-E 10 V

C

t0

7V3V


10

SW


ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 0 Volts

E = ER + EC

+-E 10 V

C

t0

7V3V


10

SW


ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 0 Volts

E = ER + EC

+-E 10 V

C

t0


10

SW


ER (Volt)10V

t (Sec)

ER = 0 Volts

E = ER + EC

+-E 10 V

C

t0 T=5RC


10V

t (Sec)

E = ER + EC

t0 t=5RC

เมอเมอ R.C คอคาคงทเวลา (Time Constant : ) ดงนน = R . C Sec ( สญลกษณ อานวา ทาว)


10V

t (Sec)

E = ER + EC

t0 T=5

เมอ = R . C Sec - - Ec = E (E E0)e-t/ RC หรอ

E - - c = E (E E0)e-t/


10V

t (Sec)0 51234

เกบประจเตม เวลา = 5 5= (R .C) 5 5

(1 0 0 0 . 1 ) 5 5 55


กำาหนดใหR = 1000

C = 1uF

10V

t (Sec)

ณ เวลา t = 0 หาคา Ec และ ER

Ec = 0VER - - = E Ec = 10V 0V = 1 0 V


กำาหนดใหR = 1000C = 1uF

0 51234

10V

t (Sec)


Ec = - - E (E E0)e-t/RC - - = 10V (10V 0V) e-1/1 = 6 .3 2 VER - - = E Ec = 10V 6.32V = 3 .6 8 V



0 51234

10V

t (Sec)


Ec = - - = E (E E0)e-t/RC - - = 10V (10V 0V) e-2/ = 8 .6 5 VER - - = E Ec = 10V 8.65V = 135. V



0 51234

10V

t (Sec)


Ec = - - = E (E E0)e-t/RC - - = 10V (10V 0V) e-3/ = 9 .5 0 VER - - = E Ec = 10V 9.50V = 05. V



0 51234

10V

t (Sec)


Ec = - - = E (E E0)e-t/RC - - = 10V (10V 0V) e-4/ = 9 80. VER - - = E Ec = 10V 9.80V = 02. V



0 51234

10V

t (Sec)





0 51234

10V

t (Sec)





0 51234

สรปผลสรปผลณ เวลา ณ เวลา 00 0= 0= RC -------> RC -------> Ec = 0.00V ; UR= 10.0 VEc = 0.00V ; UR= 10.0 Vณ เวลา ณ เวลา 11 11 11 RC -------> RC -------> Ec = 6.32V ; UR= 3.68 VEc = 6.32V ; UR= 3.68 Vณ เวลา ณ เวลา 22 12 12 RC -------> RC -------> Ec = 8.65V ; UR= 1.35 VEc = 8.65V ; UR= 1.35 Vณ เวลา ณ เวลา 33 13 13 RC -------> RC -------> Ec = 9.50V ; UR= 0.50 VEc = 9.50V ; UR= 0.50 Vณ เวลา ณ เวลา 44 14 14 RC -------> RC -------> Ec = 9.82V ; UR= 0.20 VEc = 9.82V ; UR= 0.20 Vณ เวลา ณ เวลา 55 15 15 RC -------> RC -------> Ec = 9.93V ; UR= 0.07 VEc = 9.93V ; UR= 0.07 Vณ เวลา ณ เวลา 66 16 16 RC -------> RC -------> Ec = 9.98V ; UR= 0.02 VEc = 9.98V ; UR= 0.02 V

การคำานวณหา t เมอเราทราบ Ecจาก Ec = E - (E-E0)e-t/RC

(E-E0)e-t/RC = E - Ece-t/RC = E - Ec

(E-E0)e-t/RC = E - Ec

E-E0ln ln

- t . ln e -= E EcRC E-E0

ln

- - t = RC . ln E EcE-E0[ ]


R

C

+-

SW

I = 0A


+-

+-

I = ER/R

SW

Ec = E-(E-E0)e-t/τ

ER = E-EcE = 10V

+

-


+-

+-

I = 0A

SW

Ec = 10

ER = 0E = 10V

+

-


+-

+-

I = 0A

Ec = 10

ER = 0E = 10V

SW


+-

+-

I = 0A

Ec = 10

ER = 0E = 10V

SW


+-

I = 0A

Ec = 10

ER = 0

SW

ทบทวนความรเดมทบทวนความรเดมSW

+-

I = 0A

Ec = 10

ER = -Ec+

-

10V

t (Sec)0 5


-10V

Ec

ER

ทบทวนความรเดมทบทวนความรเดมSW

+-

I = ER/R

Ec = E0. e-t/

ER = Ec+

-

10V

t (Sec)0 5


-10V

Ec

ER

10

SW

VEC = 0 Volts

ER = 0 Volts+-E 10 V


C

วงจรเดมทมการตอไฟตรงกบวงจร RC

100

SW

VEC = 0 Volts

ER = 0 VoltsE= 110F= 1 KHz

วงจร วงจร RCRC เมอตอกบสญญาณพลส เมอตอกบสญญาณพลส Square Square wavewave

1uF

วงจรใหมทมการตอสญญาณพลสใหกบวงจร

100

SW

I = EI = ERR/R/RVE C = E-(E-E0)e-t/RC

E -R = E EcE= 10 VF= 1 KHz C

วงจร วงจร RCRC เมอตอกบสญญาณพลส เมอตอกบสญญาณพลส Square Square wavewave

1 11 11 10T = /F = / KHz = / x 3

1= mS 5 5= = / 2 = 1 /2 = 0 .5

5 5= RC 5 100 1= x x uF 05= . mS

ขอสงเกต 5PW =

เขยนรปสญญาณเขยนรปสญญาณ

Ec (Volt)

10V

t (Sec)

E (Volt)

10V

t (Sec)0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7

กรณ กรณ PW = 5PW = 5= 5RC= 5RC


Ec (Volt)

10V

t (Sec)

E (Volt)

10V

t (Sec)0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7

กรณ กรณ PW >> 5PW >> 5


Ec (Volt)

10V

t (Sec)

E (Volt)

10V

t (Sec)0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7

กรณ กรณ PW << 5PW << 5

R=400

E= 10 VF= 2 KHz C=1uF

1 12 12 10T = /F = / KHz = / x 3

05= . mS 2 05 2 025PW = tp = T/ = . mS/ = . mS

5 5400 1x uF 55= 2

แบบฝกหดแบบฝกหด

คำาถาม 1 Ec , ER , I

ณ เวลา t0 - t9 เขยนรปกราฟ2. รปคลนเขาทเวลาเทาใด3. แรงดนสงสดและแรงดนตำาสดเมอรปคลนเขาทเทากบเทาใด

แบบฝกหดแบบฝกหดตรวจคำาตอบ

Ec ณ เวลา t0=0V t1=4.647 t2= 2.488 t3=5.938 t4=3.231

ทบทวนความรเดม ทบทวนความรเดม (Diode)(Diode)

SW

ทบทวนความรเดมทบทวนความรเดมR

RC C

+- SW

SW

SW

SW

ทบทวนความรเดมทบทวนความรเดมR

RC C

+- SW

Documents

วิชาพัลส์เทคนิค 3105-2002