จุดประสงค์การทดลอง 1. ประกอบวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาท่ีใช้ไอซี 555 ได้ 2. ประกอบวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาท่ีใช้ไอซีนอตเกตได้ 3. ประกอบวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาท่ีใช้คริสทลัได้ 4 ใช้เคร่ืองมือวดัและทดลอบตรวจสอบสญัญาณได้ 5. วิเคราะห์การท างานของวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาได้ เคร่ืองมือและอุปกรณ์ 1. ชดุทดลองดิจิทลั จ านวน 1 ชดุ 2. ไอซีเบอร์ 555,74LS14 จ านวน 2 ตวั 3. ไอซีเบอร์ CD4060, CD4013 จ านวน 2 ตวั 4. ตวัต้านทาน 150 x 2, 10 k x 2, 180 k, 1 M จ านวน 6 ตวั 5. ตวัต้านทานชนิดปรับคา่ได้ VR 10 k จ านวน 1 ตวั 6. ตวัเก็บประจ ุ0.1 µF, 0.01 µF, 15 pF x 2 จ านวน 4 ตวั 7. คริสทลั 32.768 KHz, 1MHz จ านวน 2 ตวั ล าดับขัน้การทดลอง 1. ตอ่วงจรตามรูปท่ี 1

รูปที่ 1

2. ใช้ออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 2

= 4.24 Vpp 1 = 2.14 ms = 467.29 Hz Duty cycle = 67 %

รูปที่ 2

3. ค านวณหาคา่ความถ่ีจากสตูร F = 1 2 1

1.44 (R + 2R )C ได้คา่ความถ่ี = 480 Hz

4. ค านวณหาคา่ Duty cycle จากสตูร % DC = 1 2

1 2

(R + R 100(R + 2R ) ได้คา่ = 66.67 %

5. เปรียบเทียบผลการทดลองในข้อ 2 กบัผลการค านวณในข้อ 3 และข้อ 4 มีผลเหมือนกนัหรือแตกตา่งกนัอย่างไร เพราะเหตใุด

ตอบ ตา่งกนัเลก็น้อย อาจจะมาจากคา่ผิดพลาดของคา่ R, C 6. ตอ่วงจรตามรูปท่ี 3

รูปที่ 3

7. ปรับ VR1 ให้มีคา่ต ่าสดุ แล้วใช้ออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 4

= 4.32 Vpp 1 = 0.94 ms = 1063.8 Hz Duty cycle = 92 %

รูปที่ 4

8. ปรับ VR1 ให้มีคา่มากสดุ แล้วใช้ออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 5

= 4.32 Vpp 1 = 2.36 ms = 423.7 Hz Duty cycle = 68 %

รูปที่ 5

9. เปรียบเทียบสญัญาณในรูปท่ี 4 กบัรูปท่ี 5 แตกตา่งกนัอย่างไร เพราะเหตใุด ตอบ เปรียบเทียบสญัญาณในรูปท่ี 4 กบัรูปท่ี 5 แตกตา่งกนัดงันี ้ 1. คา่ความถ่ีของสญัญาณในรูปท่ี 4 มีความถ่ีสงูกวา่สญัญาณในรูปท่ี 5 2. คา่ Duty cycle ของสญัญาณในรูปท่ี 5 มีคา่สงูกวา่ Duty cycle ของสญัญาณในรูปท่ี 4

10. ตอ่วงจรตามรูปท่ี 6

รูปที่ 6

11. ปรับ VR1 ไว้กึง่กลาง แล้วใช้ออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 4

= 4.32 Vpp 1 = 1.82 ms = 549.45 Hz Duty cycle = 62 %

รูปที่ 7

12. ปรับ VR1 ให้มีคา่มากสดุ ใช้ออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 8

= 4.32 Vpp 1 = 4.12 ms = 242.71 Hz Duty cycle = 82 %

รูปที่ 8

13. ปรับ VR1 ให้มคีา่ต ่าสดุ ใช้ออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 9

= 4.32 Vpp 1 = 2.38 ms = 420.16 Hz Duty cycle = 32 %

รูปที่ 9

14. เปรียบเทียบสญัญาณในรูปท่ี 7 รูปท่ี 8 และรูปท่ี 9 เหมือนกนัหรือแตกตา่งกนัอย่างไร และเพราะเหตใุด ตอบ สญัญาณในรูปท่ี 7 รูปท่ี 8 และรูปท่ี 9 เป็นรูปร่างสญัญาณพลัส์เหมือนกนัมีขนาดสญัญาณเท่ากนั แต่มีสว่นท่ีแตกตา่งกนัคือคา่ความถ่ีของสญัญาณ และคา่ Duty cycle สญัญาณ เน่ืองจากวงจรในรูปท่ี 5 นัน้ VR1 ต่อท่ีขา 5 ของไอซี 555 ซึง่เป็นขา Control Voltage ท่ีต่อจาก Comparator ดงัรูปด้านล่าง ดงันัน้เมื่อปรับ VR1 จะท าให้คา่ความต้านทานของวงจรเปลี่ยนไป ดงันัน้คา่ความถ่ีและคา่ Duty cycle ของสญัญาณสญัญาณจงึเปลี่ยนไป

15. ตอ่วงจรตามรูปท่ี 10

รูปที่ 10

16. ใช้ออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 11

= 4.32 Vpp 1 = 348 µs = 2873.56 Hz

รูปที่ 11

17. ค านวณหาคา่ความถ่ีจากสตูร F = 1 3RC ได้คา่ความถ่ี = 3,333 Hz

18. เปรียบเทียบผลการทดลองในข้อ 15 กบัผลการค านวณในข้อ 16 มีคา่เหมือนกนัหรือแตกตา่งกนัอย่างไรเพราะเหตใุด

ตอบ แตกตา่งกนั คือคา่จากการทดลองมีคา่น้อยกวา่คา่จากการค านวณ อาจจะเกิดจากค่าอปุกรณ์ หรืออาจจะเกิดจากการอา่นคา่จากเคร่ืองมือวดั

19. ตอ่วงจรตามรูปท่ี 12

รูปที่ 12

20. ใช้ออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 13

= 4.16 Vpp 1 = 1.032 µs = 968,992 Hz

รูปที่ 13 ค านวณค่าความถี่ของวงจรในรูปที่ 12

คา่ความถ่ีจะมีคา่เทา่กบัคา่ความถ่ีของ X-tal เปล่ียนแปลงได้เล็กน้อยด้วย C1 และ C2 ดงันัน้คา่ความถ่ีจงึมีคา่ประมาณ 1 MHz

21. เปรียบเทียบผลการทดลองในข้อ 20 กับผลการค านวณ มีค่าเหมือนกันหรือแตกต่างกันอย่างไรเพราะ เหตใุด

ตอบ แตกตา่งกนัเลก็น้อย อาจจะเกิดจากคา่ C1 และ C2

22. ตอ่วงจรตามรูปท่ี 14

รูปที่ 14

23. ใช้ออสซิลโลสโคปวดัสัญญาณท่ีเอาต์พุต โดยตัง้ค่า Time/DIV ของออสซิลโลสโคปให้มีค่า 200 ms หรือค่าท่ีสามารถวดัความถ่ีต ่า ๆ ได้ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 15

= 4.16 Vpp 1 = 1.004 s = 0.996 Hz

รูปที่ 15 สรุปผลการทดลอง

จุดประสงค์การทดลอง 1. ประกอบวงจรโมโนสเตเบิลที่ใช้ไอซี 555 ได้ 2. ประกอบวงจรโมโนสเตเบิลที่ใช้ไอซี 74LS121 ได้ 3. ประกอบวงจรโมโนสเตเบิลที่ใช้ไอซี 74LS123 ได้ 4. ใช้เคร่ืองมือวดัและทดลอบตรวจสอบสญัญาณได้ 5. วิเคราะห์การท างานของวงจรโมโนสเตเบิลได้ เคร่ืองมือและอุปกรณ์ 1. ชดุทดลองดิจิทลั จ านวน 1 ชดุ 2 .ไอซีเบอร์ 555, 74LS121, 74LS123 จ านวน 3 ตวั 3. ตวัต้านทาน 10 k x 2, 100 k, 220 k, 270 k, 560 k จ านวน 6 ตวั 4. สวิตช์แบบกดติดปลอ่ยดบั จ านวน 1 ตวั 5. ตวัเก็บประจ ุ0.1 µF, 0.01 µF, 10 µF, 100 µF, 220 µF, 470 µF จ านวน 6 ตวั 6. ไดโอด 1N4148 จ านวน 1 ตวั ล าดับขัน้การทดลอง 1. ตอ่วงจรตามรูปท่ี 1

รูปที่ 1

2. กดทริกท่ี SW1 ใช้ดิจิทลัออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 2 และอ่านค่าคาบเวลาบนัทกึลงในตารางท่ี 1 ในช่องจากการทดลอง

= 4.31 Vpp

1 = 1.2 s

รูปที่ 2

หมายเหตุ ในกรณีท่ีไม่มีดิจิทัลออสซิลโลสโคป การวดัคาบเวลาของสญัญาณท่ีเอาต์พุต ในช่วงเวลาท่ีเป็นลอจิก “1” ให้ใช้วิธีจบัเวลาโดยใช้นาฬิกาเป็นตวัจบัเวลา สงัเกตการสวา่งของ LED 1

3. ค านวณหาค่าคาบเวลาท่ีเป็นลอจิก 1 โดยใช้สตูร T 1 1 = 1.1 R C บนัทึกค่าลงในตารางท่ี 1 ในช่องจากการค านวณ

4. เปลี่ยนคา่ R1 และ C1 แล้วท าตามข้อ 2 และ 3

ตารางที่ 1 ตารางบนัทกึผลการทดลอง

ท่ี R1 C1 คาบเวลาท่ีเป็นลอจิก 1 (วินาที)

จากการทดลอง จากการค านวณ

1 100 k 10 µF 1.2 1.1

2 220 k 10 µF 2.5 2.42 3 560 k 10 µF 6.2 6.16

4 100 k 22 µF 2.5 2.42 5 100 k 47 µF 5.1 5.17 6 220 k 22 µF 5.3 5.32 7 560 k 47 µF 29.0 28.95

5. จากข้อมลูในตารางท่ี 1 ให้วิเคราะห์คา่ท่ีได้จากการทดลองกบัผลการค านวณ ตอบ จากตารางท่ี 1 คา่ท่ีได้จากการทดลองมีคา่ใกล้เคียงกบัคา่ท่ีได้จากการค านวณ

6. ตอ่วงจรตามรูปท่ี 3

รูปที่ 3

7. กดทริกท่ี SW1 ใช้ดิจิทลัออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พตุ บนัทกึรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 4 และอ่านค่า คาบเวลาบนัทกึลงในตารางท่ี 2 ในช่องจากการทดลอง

หมายเหตุ ในกรณีท่ีไมม่ีดิจิทลัออสซิลโลสโคป การวดัคาบเวลาของสญัญาณท่ีเอาต์พุต ในช่วงเวลาท่ีเป็นลอจิก “1” ให้ใช้วิธีจบัเวลาโดยใช้นาฬิกาเป็นตวัจบัเวลา สงัเกตการสวา่งของ LED 1

8. ค านวณหาคา่คาบเวลาท่ีเป็นลอจิก 1 โดยใช้สตูร T 1 1 = 0.693 R C บนัทกึคา่ลงในตารางท่ี 2 ในช่องจากการค านวณ

9. เปลี่ยนคา่ R1 และ C1 แล้วท าตามข้อ 7 และ 8

= 4.31 Vpp

1 = 0.7 s

รูปที่ 4

ตารางที่ 2 ตารางบนัทกึผลการทดลอง

ท่ี R1 C1 คาบเวลาท่ีเป็นลอจิก 1 (วินาที)

จากการทดลอง จากการค านวณ 1 100 k 10 µF 0.7 0.693 2 220 k 10 µF 1.5 1.524 3 560 k 10 µF 4.0 3.881 4 100 k 22 µF 1.5 1.524 5 100 k 47 µF 3.3 3.257 6 220 k 22 µF 3.4 3.354 7 560 k 47 µF 18.4 18.239

10. จากข้อมลูในตารางท่ี 2 ให้วิเคราะห์คา่ท่ีได้จากการทดลองกบัผลการค านวณ ตอบ วิเคราะห์คา่ท่ีได้จากการทดลองกบัผลการค านวณพบวา่มีคา่ใกล้เคียงกนั ซึง่คา่จากการทดลองจะมากกวา่ค่าจากการค านวณเลก็น้อย อาจจะเกิดจากคา่ผิดพลาดของ RC

11. ตอ่วงจรตามรูปท่ี 5

รูปที่ 5

12. กดทริกท่ี SW1 ใช้ดิจิทลัออสซิลโลสโคปวดัสญัญาณท่ีเอาต์พุต บนัทึกรูปร่างสญัญาณลงในรูปท่ี 6 และอ่านคา่คาบเวลาบนัทกึลงในตารางท่ี 3 ในช่องจากการทดลอง

= 4.31 Vpp

1 = 0.7 s

รูปที่ 6

13. ค านวณหาค่าคาบเวลาท่ีเป็นลอจิก 1 โดยใช้สูตร T 1 1 = 0.693 R C บันทึกค่าลงในตารางท่ี 3 ในช่องจากการค านวณ

14. เปลี่ยนคา่ R1 และ C1 แล้วท าตามข้อ 11 และ 12

ตารางที่ 3 ตารางบนัทกึผลการทดลอง

ท่ี R1 C1 คาบเวลาท่ีเป็นลอจิก 1 (วินาที)

จากการทดลอง จากการค านวณ 1 100 k 10 µF 0.7 0.693 2 220 k 10 µF 1.5 1.524 3 560 k 10 µF 4.0 3.881 4 100 k 22 µF 1.5 1.524 5 100 k 47 µF 3.3 3.257 6 220 k 22 µF 3.3 3.354 7 560 k 47 µF 18.3 18.239

15. จากข้อมลูในตารางท่ี 3 ให้วิเคราะห์คา่ท่ีได้จากการทดลองกบัผลการค านวณ ตอบ วิเคราะห์คา่ท่ีได้จากการทดลองกบัผลการค านวณพบวา่มีคา่ใกล้เคียงกนั ซึง่คา่จากการทดลองจะมากกวา่ค่าจากการค านวณเลก็น้อย อาจจะเกิดจากคา่ผิดพลาดของ RC

16. ใช้ค่า R1 = 100 k และ C1 = 100 µF กด SW1 จ านวน 3 ครัง้ติดต่อกนั โดยให้ระยะเวลาห่างกนั 2 วินาที ให้สงัเกตการสวา่งของ LED1

LED1 สวา่งเป็นเวลา 13 วินาที สรุปผลการทดลอง

จงอธิบาย/บรรยาย หรือออกแบบตามโจทย์ท่ีก าหนด 1. จงออกแบบวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาโดยใช้ไอซี 555 ต้องการความถ่ี 100 Hz ตอบ ออกแบบวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาโดยใช้ไอซี 555 ต้องการความถ่ี 100 Hz ดงันี ้

จากสมการ F 1 2 1

1.44= (R +2R )C

ต้องการความถ่ี 100 Hz

100 Hz 1 2 1

1.44= (R +2R )C

เลือกใช้ C1 = 0.2 µF

100 Hz -61 2

1.44= (R +2R ) 0.2 10

1 2(R +2R ) -6 1.44=

100 2

0. 10 = 72000

เลือกใช้ R1 = 24000 2R2 1= 72000 - R = 72000 - 24000

= 48000 R2

4800= 2 = 24000

เขียนเป็นวงจรได้ดงัรูปด้านลา่ง

555

+Vcc

1

6

7

2 5

3

8424 K

0.2 µF

R1

24 K

C10.01µF

R2

C2

2. จงออกแบบวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาโดยใช้ไอซี 555 ต้องการความถ่ี 500 Hz ท่ีมี Duty cycle เท่ากบั 60% ตอบ ออกแบบวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาโดยใช้ไอซี 555 ต้องการความถ่ี 500 Hz ท่ีมี Duty cycle เท่ากับ 60% ดงันี ้

จากสมการ % DC = 1 2

1 2

(R +R 100(R +2R )

60 = 1 2

1 2

(R +R 100(R +2R )

0.6 = 1 2

1 2

(R +R (R +2R )

0.6(R1+2R2) = R1+R2 0.6R1+1.2R2 = R1+R2

0.2R2 = 0.4R1 R2 = 2R1 ..........................1

จากสมการ F 1 2 1

1.44= (R +2R )C

ต้องการความถ่ี 500 Hz

500 Hz 1 2 1

1.44= (R +2R )C

เลือกใช้ C1 = 0.2 µF

500 Hz -61 2

1.44= (R +2R ) 0.2 10

1 2(R +2R ) -6 1.44=

500 2

0. 10

= 14,400 จากสมการที่ 1 R2 = 2R1 R1+2R2 = 14,400 R1+22R1 = 14,400 5R1 = 14,400

R1 = 14400 5

= 2880 R2 = 2R1 = 2 2880 = 5760

เขียนเป็นวงจรได้ดงัรูปด้านลา่ง

555

+Vcc

1

6

7

2 5

3

84

2,880

0.2 µF

R1

5,760

C10.01µF

R2

C2

3. จงออกแบบวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาโดยใช้ไอซี 555 ท่ีสามารถปรับความถ่ีและปรับ Duty cycle ได้ โดย

ความถ่ีกึง่กลางมีคา่ 1000 Hz ตอบ ออกแบบวงจรสร้างสญัญาณนาฬิกาโดยใช้ไอซี 555 ท่ีสามารถปรับความถ่ีและปรับ Duty cycle ได้ โดยความถ่ีกึง่กลางมีคา่ 1000 Hz ดงันี ้

จากสมการ F 1 2 1

1.44= (R +2R )C

ต้องการความถ่ี 1000 Hz

1000 Hz 1 2 1

1.44= (R +2R )C

เลือกใช้ C1 = 0.1 µF

1000 Hz -61 2

1.44= (R +2R ) 0.1 10

1 2(R +2R ) -6 1.44=

1000 1

0. 10 = 14,400

เลือกใช้ R1 = 5,000 2R2 1= 14,400 - R = 14,400 - 5,000

= 9,400

R2 9,400= 2 = 4700 เลือกใช้ VR 10 K ปรับกึง่กลางจะได้ 5000

เขียนเป็นวงจรได้ดงัรูปด้านลา่ง

555

+Vcc

1

6

7

2 5

3

84

+Vcc

5 K

0.1µF

Pulse

widt

h

Freq

uenc

y10 K

10 K

150

150

R1

C1

R3

R4

VR2

R2

4. จงค านวณหาคา่ความถ่ีของสญัญาณเอาต์พตุของวงจรด้านลา่ง

ตอบ

จากสมการ F = 1 1

1 3R C

=

1 (3 2.4K 0.22 ) F

= 3 6

1 (3 2.4 10 0.22 10 )

= 631.31 Hz

5. จงออกแบบวงจรสร้างสญัญาณโมโนสเตเบิลโดยใช้ไอซี 555 ต้องการคาบเวลาท่ีเป็นลอจิก 1 เป็นเวลา 0.5 วินาที ตอบ จากสมการ T = 1.1R1C1 0.5 s = 1.1R1C1 เลือกใช้ C1 = 10 F 0.5 s = 1.1R1C1 0.5 s = 1.1R1 10 F

R1 = 6 0.5 s

(1.1 10 10 )

= 45,454.54 เขียนเป็นวงจรได้ดงัรูปด้านลา่ง

t

t

555

+Vcc

1

6

7

25

3

84R1

C10.01µF

Discharge

Threshold

Control voltage

Reset +Vcc

GND

Trigger

Output0

0

0.1µF

1N41

48

10 K

T

E+

+

45,45

4.54

10 µF 0.5 s

6. จงออกแบบวงจรสร้างสญัญาณโมโนสเตเบิลโดยใช้ไอซี 74121 ต้องการคาบเวลาท่ีเป็นลอจิก 1 เป็นเวลา 800 มิลลิวินาที

ตอบ จากสมการ T = 0.693R1C1 0.8 s = 0.693R1C1 เลือกใช้ C1 = 10 F 0.8 s = 0.693R1C1 0.8 s = 0.693R1 10 F

R1 = 6

0.8 s (0.693 10 10 )

= 115,440.11

เขียนเป็นวงจรได้ดงัรูปด้านลา่ง

A1

A2Q

Q

GND

B

+Vcc

R /CEXT EXT CEXTVcc

74121

Q

Q

R1 C1

14 11 10

6

1

7

3

4

5

10 K

SW1115,440

10 µF0 t

E

E

0Q

800 t

7. จงออกแบบวงจรสร้างสญัญาณโมโนสเตเบิลโดยใช้ไอซี 74123 ต้องการคาบเวลาท่ีเป็นลอจิก 1 เป็นเวลา 200 มิลลิวินาที ตอบ จากสมการ T = 0.693R1C1 0.2 s = 0.693R1C1 เลือกใช้ C1 = 10 F 0.2 s = 0.693R1C1 0.2 s = 0.693R1 10 F

R1 = 6

0.2 s (0.693 10 10 )

= 28,860

QA

BQ

QGND

CLR

R /CEXT EXT CEXTVcc

74123Q

R1 C1

16 15 14

13

4

8

1

2

3

+Vcc

28,860

10 µF

10 K

10 K

SW1

t

200 t

E

E

8. ไอซีสร้างสญัญาณโมโนสเตเบิล เบอร์ 74121 กบัเบอร์ 74123 มีคณุสมบตัิแตกตา่งกนัอย่างไร ตอบ ไอซีสร้างสญัญาณโมโนสเตเบิล เบอร์ 74121 กับเบอร์ 74123 มีหลกัการท างานคล้ายกัน แต่เบอร์ 74121 จะทริกใหมไ่ด้ก็ตอ่เมื่อเวลาผ่านไปมากกวา่คา่ T แตเ่บอร์ 74123 สามารถทริกซ า้ได้