การทดลองที่ 4.1
การต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน
- ฝึกต่อวงจรอ้างอิงโดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้(Trimpot/Potentiometer) แบบ 3 ขา
- ฝึกต่อวงจรโดยใช้ไอซีไอซีเบอร์ LM393N (ตัวถังแบบ PDIP-8) เปรียบเทียบแรงดัน
- เข้าใจความสัมพันธ์ของระดับแรงดัน Vin Vout และ Vref
- เข้าใจความแตกต่างในการป้อนสัญญาณ Vin เข้าที่ขาไอซีเปรียบเทียบแรงดัน
อุปกรณ์การทดลอง
- แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
- ไอซีเปรียบเทียบแรงดัน เบอร์ LM393N 1 ตัว
- ตัวต้านทานปรับค่าได้แบบสามขาขนาด 20kΩ 1 ตัว
- ตัวต้านทาน 10kΩ (สำหรับ Pull-Up) 1 ตัว
- ตัวต้านทาน 330Ω 1 ตัว
- ไดโอดเปล่งแสง (LED) ขนาด 5 มม. 1 ตัว
- สายไฟต่อวงจร 1 ชุด
- มัลติมิเตอร์ 1 เครื่อง
- แหล่งจ่ายแรงดันควบคุม 1 เครื่อง
- ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล 1 เครื่อง
- เครื่องกำเนิดสัญญาณ 1 เครื่อง
ขั้นตอนการทดลอง
- ต่อวงจรโดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ ตามผังวงจรในรูป 4.1.1 แล้วป้อนแรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และต่อ Gnd จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุมไปยังวงจรบนเบรดบอร์ด
- ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดันระหว่างจุด Vx กับ Gnd และทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทาน สังเกตและจดบันทึกค่าแรงดันต่ำสุดและแรงดันสูงสุดที่วัดได้
- ต่อวงจรบนเบรดบอร์โ โดยใช้ไอซี LM393N ตามผังวงจรในใรูปที่ 4.1.2 (เลือกใช้ตัวเปรียบเทียบแรงดันที่อยู่ภายในตัวใดตัวหนึ่งจากที่มีอยู่สองตัว)
- สร้างสัญญาณแบบสามเหลี่ยม (Tringular Wave) ให้อยู่ในช่วงแรงดัน 0V ถึง 5V โดยใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณ (Function Generator) โดยกำหนดให้ Vpp = 5V (Peak-to-Peak Voltage) และแรงดัน Offset = 2.5V และความถี่ f = 1kHz เพื่อใช้เป็นสัญญาณอินพุต (Vin) แล้วนำไปป้อนให้ขา V- ของตัวเปรียบเทียบแรงดันที่เลือกใช้
- ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A สำหรับวัดสัญญาณที่มาจากเครื่องกำเนิดสัญญาณ (Vin) และช่อง B สำหรับวัดสัญญาณเอาต์พุต (Vout) ที่ขาตัวเปรียบเทียบแรงดันที่เลือกใช้ (บันทึกภาพที่ได้จากออสซิลโลสโคป)
- ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ วัดแรงดัน Vref และสังเกตการเปลี่ยนแปลงค่า Duty Cycle ของรูปคลื่นสัญญาณเอาต์พุต
- สลับขาสัญญาณอินพุตที่ขา V+ และ V- (ตามผังวงจรมนรูปที่ 4.1.3) แลัวทำขั้นตอนที่ 6 ถึง 7 ซ้ำ
- เขียนรายงานการทดลอง
ผลการทดลอง
รูปที่ 4.1.10 VDO เปรียบเทียบสัญญาณแรงดันระหว่าง Vin กับ Vout เมื่อ ปรับค่า Trimpot (Vref เปลี่ยน)
ตารางบันทึกผลการทดลองเปรียบเทียบแรงดันตามผังวงจรรูปที่ 4.1.3
| แรงดันที่ป้อน (Vin) ที่ขาV+ของไอซีเปรียบเทียบแรงดัน |
ภาพที่บันทึกจาก Oscilloscope |
ค่า Duty Cycle = 80%
|
 |
ค่า Duty Cycle = 60.4%
|
 |
ค่า Duty Cycle = 39.8%
|
 |
-------------------------------------------*O*-------------------------------------------
คำถามท้ายการทดลอง
1. ระดับของแรงดันอ้างอิง (Vref) ที่ได้จากตัวต้านทานปรับค่าได้ เพื่อใช้ในการเปรียบเทียบแรงดัน มีความสัมพันธ์อย่างไรกับระดับแรงดันเอาต์พุต (Vout) ที่ได้จากตัวเปรียบเทียบแรงดัน และค่า Duty Cycle ของสัญญาณเอาต์พุตที่วัดได้ จงอธิบายตอบ Vout ที่ได้จากตัวเปรียบเทียบแรงดันจะขึ้นอยู่กับVref เทียบกับ Vin ที่ป้อนเข้ามาที่ขาตัวเปรียบเทียบ ถ้า Vin เข้าที่ขา V- ของตัวเปรียบเทียบแรงดัน ค่าVout จะขึ้นลงตาม Vin ดังนี้
เมื่อค่า A เป็นสัญญาณอินพุต(Vin), B เป็นระดับของแรงดันอ้างอิง(Vref), y เป็นสัญญาณเอาต์พุต(Vout)
y = 1, A>B
y = 0, A<B
จะได้ค่า Duty Cycle ที่ลดลงเมื่อ Vref มากขึ้น
ในทางตรงข้าม ถ้า Vin เข้าที่ขา - ของตัวเปรียบเทียบแรงดัน ค่าVout จะขึ้นลงตรงข้าม Vin และ
จะได้ค่า Duty Cycle ที่เพิ่มขึ้นเมื่อ Vref มากขึ้น
2. ถ้าจะให้สัญญาณเอาต์พุต Vout มีค่า Duty Cycle ประมาณ 50% จะต้องหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ ให้มีแรงดัน Vref ประมาณเท่าใด
ตอบ 2.572V
3. เมื่อหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ จากซ้ายสุดไปขวาสุด จะได้ค่า Vref อยู่ในช่วง ........... ถึง ........... โวลต์ และได้ค่า Duty Cycle ของสัญญาณเอาต์พุตอยู่ในช่วง ........... ถึง........... เปอร์เซ็นต์
ตอบ
วงจรรูปที่
|
หมุนซ้ายสุด
|
หมุนขวาสุด
|
||
Vref
|
Duty Cycle
|
Vref
|
Duty Cycle
|
|
4.1.1
|
5.093 V
|
-
|
0 V
|
-
|
4.1.2
|
5.04 V
|
81.2%
|
0 V
|
*****
|
4.1.3
|
5.04 V
|
- |
0 V
|
- |
-------------------------------------------*-*-------------------------------------------
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น