จดประสงคการทดลอง 1. ใชออสซลโลสโคปวดรปรางสญญาณไฟฟาได 2. ประกอบวงจรดฟเฟอรเรนชเอเตอรได 3. อานคาทางไฟฟาจากออสซลโลสโคป 4. เขยนรปรางสญญาณดฟเฟอรเรนชเอเตอรได

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, 0.047 µF, 0.01 µF คาละ 1 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. ตอสายวดสญญาณของออสซลโลสโคปแบบ 2 เสนภาพ โดย CH1 ตอทอนพต ( IE ) CH2 ตอทเอาตพต ( OE ) ปรบเครองก าเนดสญญาณใหเปนแบบสเหลยม หมน VR ส าหรบปรบขนาดความแรงของสญญาณเอาตพต 10 Vp–p ปรบความถประมาณ 1 KHz และปรบคา Duty cycle ให Duty cycle เทากบ 50% แลวปรบออสซลโลสโคปใหอานสญญาณใหชดเจนทสด บนทกรปคลนสญญาณ พรอมบนทกคาตาง ๆ ลงในรปท 2

Eo

E i

รปท 2 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 2

ขนาดสญญาณอนพต = 10 Vp-p ขนาดสญญาณเอาตพต = 16 Vp-p

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

Eo

E i

รปท 3 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 3

ขนาดสญญาณอนพต = 10 Vp-p ขนาดสญญาณเอาตพต = 16 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 = 16 Vp-p 5. เปลยนคา R1 = 15 kΩ และคา C1 เปน 0.1 µF แลวท าตามขอ 2 บนทกคาลงในรปท 5

Eo

E i

รปท 5 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 5

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

6. จากวงจรในขอ 5 เปลยนความถเปน 5 KHz บนทกผลลงในรปท 6

Eo

E i

รปท 6 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 6

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

7. จากวงจรในขอ 5 เปลยนความถเปน 500 Hz บนทกผลลงในรปท 7

Eo

E i

รปท 7 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 7

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

8. ตอวงจรตามรปท 8

รปท 8 วงจรส าหรบการทดลองขอ 8

9. ตอสายวดสญญาณของออสซลโลสโคปแบบ 2 เสนภาพ ให CH1 ตอทอนพต (EI) และ CH2 ตอทเอาตพต (EO) ปรบเครองก าเนดสญญาณใหเปนแบบสามเหลยม ปรบขนาดความแรงของสญญาณเอาตพต 2 Vp–p ปรบความถใหไดประมาณ 2 KHz แลวปรบออสซลโลสโคปใหอานสญญาณใหชดเจนทสด บนทกรปคลน สญญาณ พรอมบนทกคาตาง ๆ ลงในรปท 9

Eo

E i

รปท 9 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 9

ขนาดสญญาณอนพต = 2 Vp-p ขนาดสญญาณเอาตพต = 2.3 Vp-p

10. เปลยน C1 เปน 0.1 µF แลวท าตามขอ 9 บนทกผลลงในรปท 10

Eo

E i

รปท 10 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 10

ขนาดสญญาณอนพต = 2 Vp-p ขนาดสญญาณเอาตพต = 3.4 Vp-p

11. เปลยน C1 เปน 0.068 µF เปลยน R2 ใหเปน 15 kΩ แลวท าตามขอ 9 อานคารปรางและแรงดนจากออสซลโลสโคป บนทกผลลงในรปท 11

Eo

E i

รปท 11 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 11

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

12. เปลยน R2 ใหเปน 5 kΩ แลวท าตามขอ 9 อานคารปรางและแรงดนจากออสซลโลสโคป บนทกผลลงในรปท 12

Eo

E i

รปท 12 ส าหรบบนทกผลการทดลองขอ 12

ขนาดสญญาณอนพต = 2 Vp-p ขนาดสญญาณเอาตพต = 1.4 Vp-p

13. จงอธบายขอแตกตางของรปรางสญญาณในรปท 11 กบรปท 12 ตอบ ขอแตกตางของรปรางสญญาณในรปท 11 กบรปท 12 คอรปรางสญญาณและขนาดสญญาณดานเอาตพต

สรปผลการทดลอง

ตอนท 1 จงท าเครองหมาย ลงในขอทถกตองทสด 1. วงจรอารซดฟเฟอรเรนชเอเตอร จะใชแรงดนตกครอมอปกรณใดเปนสญญาณเอาตพต ก. Resistor ข. Inductor ค. Capacitor ง. Diode วงจรส าหรบขอ 2–3

2. จากรปทก าหนด ถาน าไปใชกบกระแสสลบจะเรยกวาวงจรอะไร ก. Low pass filler ข. High pass filler ค. Band pass filler ง. Band stop filler 3. จากวงจรในรปทก าหนด ถา R1 = 10 KΩ, C1 = 10 µF ถาปอนสญญาณอนพตเปนสญญาณ สเหลยม ความถ 20 Hz สญญาณเอาตพตจะมรปรางอยางไร

ก.

ข.

ค.

ง.

วงจรส าหรบขอ 4–6

4. จากวงจรทก าหนด สมมตทเวลา t0– แรงดนตกครอม C1 = 0 V เมอปอนสญญาณสเหลยมทมขนาด 10 V ความถ 250 Hz คา E1 มคาเทาไร ก. 1.393 V ข. 0.946 V ค. 0.758 V ง. 0.497 V 5. จากวงจรทก าหนดและตอเนองจากขอ 4 จงค านวณหาคา E2 ก. –9.502 V ข. –9.054 V ค. –9.242 V ง. –8.607 V 6. จากวงจรทก าหนด คา Time constant ของวงจรมคาเทาไร ก. 1 ms ข. 3 ms ค. 6 ms ง. 9 ms

วงจรส าหรบขอ 7–8

7. จากวงจรในรปทก าหนด สญญาณเอาตพตจะมรปรางใด ก. สญญาณไซน ข. สญญาณสามเหลยม ค. สญญาณฟนเลอย ง. สญญาณสเหลยม 8. จากวงจรในรปทก าหนด รซสเตอร R2 มไวเพอจดประสงคใด ก. ก าหนดจดตดของวงจร ข. ก าหนดอตราการขายของวงจร ค. ก าหนดรปรางสญญาณเอาตพต ง. ก าหนดปรมาณกระแสทางดานเอาตพต

วงจรส าหรบขอ 9–10

9. จากวงจรในรปทก าหนด จดตดดานความถต าของวงจรมคาเทาไร ก. 16.5 Hz ข. 31.8 Hz ค. 450.6 Hz ง. 1,158.7 Hz 10. ขอใดไมใชประโยชนของวงจรอารซดฟเฟอรเรนชเอเตอร ก. เปลยนรปรางสญญาณไฟฟาจากบวกอยางเดยวใหเปนบวกหรอลบได ข. เปลยนรปรางของสญญาณไฟฟาได ค. เปลยนความถของสญญาณไฟฟาได ง. กรองความถสงไปใชงานได

ตอนท 2 จงอธบาย/บรรยายหรอออกแบบ 1. จงอธบายหลกการท างานของวงจรอารซดฟเฟอรเรนชเอเตอร ตอบ วงจรอารซดฟเฟอรเรนชเอเตอร หมายถง วงจรทประกอบดวย C และ R ตออนกรมกน โดยสญญาณอนพตตอเขาท C สญญาณเอาตพตตอจากบรเวณขา C และ R ตอกน สญญาณเอาตพตเปนแรงดนไฟฟาทตกครอม R แสดงดงรปดานลาง

2. จงบอกประโยชนของวงจรอารซดฟเฟอรเรนชเอเตอร ตอบ ประโยชนของวงจรวงจรอารซดฟเฟอรเรนชเอเตอร มดงน 1. แปลงรปรางสญญาณจากรปคลนแบบหนงไปเปนแบบหนง 2. แปลงรปรางสญญาณทรปคลนแบบบวกอยางเดยว หรอลบอยางเดยวใหเปนคลนบวกลบ 3. กรองความถสงผาน

3. จากวงจรในรปดานลาง จงเขยนรปรางสญญาณทปรากฏบนอปกรณ R และ C เมอใชคา R และ C ทมคานอย เมอเทยบกบคาคาบเวลาของสญญาณอนพต

ตอบ รปรางสญญาณเอาตพตของวงจรอารซดฟเฟอรเรนชเอเตอรทม นอย R คา C มคานอย ซงท าให C เกบประจเตมเรว และคายประจหมดเรวเชนกน รปรางสญญาณทเอาตพตซงเปนแรงดนตกครอม R จงมรปรางยอดแหลม ดงรปดานลาง

4. จากวงจรดานลาง เมอปอนสญญาณอนพตเปนสญญาณคลนสเหลยมจตรส ความถ 250 Hz ขนาด 15 V (0 – 15 V) จงค านวณหาคาแรงดนไฟฟาทต าแหนง E1, E2, E3 E4 และ E5

วธค านวณ

ค านวณหาคา

จากสตร = RC = 1 K 0.68 µF = 0.68 ms

วเคราะหสตร CE = t- ( )

IN IN 0E - (E - E ) จากสตร ER = EIN +EC

หรอ ER = EIN t- ( )

1) ค านวณหา E1

E1 = 15 2 ms- ( )

0.68 ms

= 0.792 V ตอบ

2) ค านวณหา E2

E2 เปนชวงเวลาทไมมแรงดนอนพต ดงนนแรงดนทเอาตพตจะเปนแรงดนทเกดจากการคายประจของตวเกบประจดานประจลบของตวเกบประจหรอเอาตพตเทากบแรงดนดานประจลบของตวเกบประจกอนทจะหยดเกบประจ

ดงนน E2 = - (EIN - E1) = - (15 - 0.792) = - 14.208 V ตอบ 3) ค านวณหา E3

E3 เปนคาแรงดนทเหลอจากการคายประจของ C จากแรงดน E2

ดงนน E3 = - 14.208 2 ms- ( )

0.68 ms

= - 0.750 V ตอบ 4) ค านวณหา E4

เปนแรงดนทตกครอม R ในขณะ C เรมท าการเกบประจจากแรงดนอนพต ขนาด 20 V และประจไฟฟาตกคางท C เทากบ E3

ดงนน E4 = EIN - E3 = 15 - 0.750 = 14.250 V ตอบ 5) ค านวณหา E5

E5 เปนคาแรงดนท R ทเกดจากจากการคายประจของ C จากแรงดน E4 ผาน R

ดงนน E5 = 17.902 1 ms- ( )

0.47 ms = 2.132 V ตอบ

5. จงออกแบบวงจรอารซดฟเฟอรเรนชเอเตอรทใชออปแอมปตามรปท 2 อนพตเปนสญญาณสามเหลยมขนาด 3 V ความถ 5,000 Hz ใชออปแอมปเบอร 741 และใชแหลงจายไฟฟากระแสงตรง 12 V ตองการสญญาณ เอาตพต 9 V (ลกษณะสมบตของออปแอมปเบอร 741 มความถ fug = 1 MHz และสามารถจายกระแส Isc = 25 mA)

s วธค านวณ 1. ค านวณหาคา R2

R2 = O UT

S C

25 VI = 25 9V

25 mA = 9 K

2. ค านวณหาคา C1

C1 = out

IN2

V tR V

= out

IN

V t9 K V

t = T 1 1 sec = = 2 2f 2 5000

= 100 µs INV = +3 V - (-3 V) = 6 V

C1 = 100 s 9 V9 K 6 V

µ

= 0.016 µF เลอกใช 0.015 µF 3. ค านวณหาคา R1

R1 = 21 ug

RC f

= 9 K0.015 F 1 MHz

µ

= 138.19 เลอกใช 120 4. ค านวณหาคา C2

C2 = 12 ug

C8 R f

=

0.015 F8 9 K 1 MHz

µ = 257 pFเลอกใช 220 pF

5. ค านวณหาคา R3 R3 = R2 = 9 K

+15V

-15V

741

R1

R3

R2

C1

C2

0.015 µF

220 pF

120

9 K

9 K

-3Vt

0

E+3V

ตอบ

6. จงออกแบบวงจร HPF ทตองการจดตดดานความถต าท 120 Hz โดยก าหนดใหใช R และ C อยางละ 1 ตว ตอบ วงจร HPF ทตองการจดตดดานความถต าท 120 Hz โดยก าหนดใหใช R และ C อยางละ 1 ตว มวงจรดงรปดานลาง

E

f

-3 dB R

C

0 dB

E IN

1200 Hz ค านวณหาคา R และ C

จากสตร Cf = 12 RC

แทนคา 120 = 12RC

120R = 12C

R = 12 120 C

เลอกใช C = 0.47 µF

R = 12 120 3.143 0.47 F µ

= 2820.63 Ω

สามารถเขยนวงจรไดดงรปดานลาง

R

C

E IN

0.47 µF

2820.63

ตอบ