วัตถุประสงค์
1. ฝึกการต่อวงจรบนแบรดบอร์ด โดยใช้ไอซี 74HCT00 และ 74HCT14
2. ฝึกการใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณเพื่อสร้างรูปคลื่นตามที่โจทย์กำหนด และฝึกการใช้ออสซิลโลสโคปตรวจวัดคลื่นที่สัญญาณ
3. รู้จักและเข้าใจการทำงานของลอจิกเกตต่างๆ เช่น เกต NOT เกต NAND
4. รู้จักและเข้าใจคุณสมบัติของไอซี 74HCT00 และ 74HCT14
รายการอุปกรณ์
1. แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
2. ไอซี 74HCT00 1 ตัว
3. ไอซี 74HCT14 1 ตัว
4. สายไฟสำหรับต่อวงจร 1 ชุด
5. ออสซิลโลสโคป (สายวัด 2 ช่อง) 1 เครื่อง
6. เครื่องกำเนิดสัญญาณ 1 เครื่อง
7. แหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน 1 ชุด
ขั้นตอนการทดลอง
1. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซี 74HCT00 เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จำนวน 1 ตัว จากลอจิกเกต NAND2 ตัวใดก็ได้ ที่มีอยู่ภายในไอซีดังกล่าว
2. สร้างคลื่นสัญญาณสี่เหลี่ยมที่มีแอมพลิจูดอยู่ในช่วง 0V ถึง 5V (Vpp=5V, Voffset=2.5V) ความถี่ f=10kHz และมีค่า Duty Cycle = 50% โดยใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณ แล้วป้อนที่ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT และต่อ Gnd จากเครื่องกำเนิดสัญญาณไปยัง Gnd ของวงจร (กราวนด์ร่วม)
4. สังเกตความสัมพันธ์ระหว่างคลื่นสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต (ปรับ Time/Div ไปที่ระดับ 10us และ50ns ตามลำดับเพื่อดูรูปคลื่นสัญญาณในแต่ละกรณี) และวัดระดับแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตที่ได้ (ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปด้วย)
Time / Div = 10 us
Time / Div = 50 ns
6. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B วัดสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
7. สังเกตความแตกต่างเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีที่ไม่ได้ต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทานที่ขาเอาต์พุต และวัดระดับแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตที่ได้ (ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปด้วย)
Time / Div = 10 us
Time / Div = 50 ns
8. ยกเลิกการต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทานที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
9. เปลี่ยนรูปคลื่นสัญญาณอินพุต โดยสร้างคลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V, Voffset=2.5V, f=1kHz จากเครื่องกำเนิดสัญญาณ เพื่อป้อนให้ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT
10. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B วัดสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT แล้วสังเกตผลที่ได้ (ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปด้วย)
12. ยกเลิกการต่อวงจรโดยใช้ไอซี 74HCT00 และให้ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซีเบอร์ 74HCT14 เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จำนวน 1 ตัว (เลือกลอจิกเกต NOT ตัวใดก็ได้ที่มีอยู่ภายในไอซีดังกล่าว)
13. สร้างคลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V, Voffset=2.5V, f=1kHz จากเครื่องกำเนิดสัญญาณเพื่อป้อนให้ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT
14. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B วัดสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT แล้วสังเกตผลที่ได้ (ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปด้วย)
ผลการทดลอง
รูปออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ(ปรับ Time/Div ไปที่ระดับ 10us และ50ns ตามลำดับ) จากเครื่องกำเนิดสัญญาณที่ป้อนสัญญาณสี่เหลี่ยมที่มีแอมพลิจูดอยู่ในช่วง 0V ถึง 5V (Vpp=5V, Voffset=2.5V) ความถี่ f=10kHz และมีค่า Duty Cycle = 50% ให้ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT ของไอซีเบอร์ 74HCT00 โดยกราฟอินพุต(A) คือสีเหลือง กราฟเอาท์พุต(B) คือสีฟ้า
1 สัญญาณที่ได้จากวงจรลอจิกเกต NOT จากเกต NAND ของไอซี 74HCT00
2 สัญญาณที่ได้จากวงจรลอจิกเกต NOT จากเกต NAND ของไอซี 74HCT00 โดยมีไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทาน 330Ω ต่อเข้าที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกตจุดที่ 1
2.8 / 5 * 2 = 1.12
จุดที่ 2
4 / 5 * 2 = 1.6
รูปออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ จากเครื่องกำเนิดสัญญาณที่ป้อนสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V, Voffset=2.5V, f=1kHz ให้ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT ของไอซีเบอร์ 74HCT14 โดยกราฟอินพุต(A) คือสีเหลือง กราฟเอาท์พุต(B) คือสีฟ้า และจากภาพที่ปรากฎบนหน้าจอแสดงผลสามารถบอกจุดตัดของสัญญาณจากช่อง A และ B ได้ดังนี้
จุดที่ 1
2.5 / 5 * 2 = 1
จุดที่ 2
4 / 5 * 2 = 1.6
คำถามท้ายการทดลอง
1. ในกรณีที่สร้างลอจิกเกต NOT จากเกต NAND ของไอซี 74HCT00 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็นรูปคลื่นสี่เหลี่ยมตามที่ได้ทดลองไป จงระบุระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลงของคลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT จาก HIGH เป็น LOW (ขอบขาลง) และจาก LOW เป็น HIGH (ขอบขาขึ้น) ตามลำดับ เมื่อวัดด้วยออสซิลโลสโคป
= ระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลงของคลื่นสัญญาณที่ขาเอาทต์พุตจาก HIGH เป็น LOW (ขอบขาลง) และจาก LOW เป็น HIGH (ขอบขาขึ้น) เท่ากับ 50 us
2. ในกรณีที่สร้างลอจิกเกต NOT จากเกต NAND ของไอซี 74HCT00 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็นรูปคลื่นสามเหลี่ยมตามที่ได้ทดลองไป จงอธิบายว่า จะได้คลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต
NOT เป็นรูปคลื่นแบบใด และให้ระบุระดับแรงดันอินพุตที่ทำให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง A และ B (มีอยู่สองจุดตัด ในช่วงขาขึ้นและขาลงของสัญญาณอินพุต)
= เป็นรูปคลื่นแบบสี่เหลี่ยม invert กับสัญญาณที่ขาอินพุต และมีแรงดันอินพุตที่ทำให้เกิดจุดตัดในช่วงขาขึ้นและขาลงเท่ากับ 1.6 และ 1.12 ตามลำดับ
3. ในกรณีที่ใช้ลอจิกเกต NOT ภายในไอซี 74HCT14 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็นรูปคลื่นสามเหลี่ยมจงอธิบายว่า จะได้คลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT เป็นรูปคลื่นแบบใด และให้ระบุระดับแรงดันอินพุตที่ทำให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง A และ B (มีอยู่สองจุดตัด ในช่วงขาขึ้นและขาลงของสัญญาณอินพุต)
= เป็นรูปคลื่นแบบสี่เหลี่ยม invert กับสัญญาณที่ขาอินพุต และมีแรงดันอินพุตที่ทำให้เกิดจุดตัดในช่วงขาขึ้นและขาลงเท่ากับ 1.6 และ 1 ตามลำดับ
4. อธิบายความหมายของคำว่า V+ และ V- ของ Schmitt-Trigger Inverter และถ้าอ้างอิงตามดาต้าชีทของไอซี 74HCT14 (ดาวน์โหลดได้จากอินเทอร์เน็ต) จงระบุค่า V+ และ V- ตามลำดับสำหรับ
VCC=+4.5V
= V+ คือ แรงดันเทียบขาขึ้น positive-going threshold voltage และ V- คือ แรงดันเทียบขาลง negative-going threshold voltage โดย V+ และ V- มีค่าเท่ากับ 1.41 และ 0.85 ตามลำดับ
*** อ้างอิงดาต้าชีทของไอซี 74HCT14 จาก www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT14.pdf
5. จงระบุค่าโดยประมาณสำหรับ V+ และ V- สำหรับไอซี 74HCT14 ที่สามารถดูได้จากผลการทดลอง(ใช้สำหรับ VCC=+5V)
= V+ มีค่าโดยประมาณเท่ากับ 1.6 และ V- มีค่าโดยประมาณเท่ากับ 1
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น