การทดลองที่ 2.3
การตรวจวัดคลื่นสัญญาณที่ขาอินพุต-เอาต์พุตของลอจิกเกต
วัตถุประสงค์
- ฝึกต่อวงจรโดยใช้ไอซีลอจิก 74HCT00 และ 74HCT14 บนเบรดบอร์ด
- ใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณสร้างสัญญาณตามรูปแบบที่กำหนด เพื่อป้อนให้ขาอินพุตของลอจิกเกต
- ใช้ออสซิลโลสโคปตรวจวัดคลื่นสัญญาณที่ขาอินพุตและขาเอาต์พุตของลอจิกเกต เพื่อวิเคราะห์การทำงานของวงจร
รายการอุปกรณ์
- แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
- ไอซี 74HCT00 1 ตัว
- ไอซี 74HCT14 1 ตัว
- สายไฟสำหรับต่อวงจร 1 ชุด
- ออสซิลโลสโคป (สายวัด 2 ช่อง) 1 เครื่อง
- เครื่องกำเนิดสัญญาณ 1 เครื่อง
- แหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน 1 ชุด
ขั้นตอนการทดลอง
1. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซี 74HCT00 เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จำนวน 1 ตัว
จากลอจิกเกต NAND 2 ตัวใดก็ได้ ที่มีอยู่ภายในไอซีดังกล่าว
2. สร้างคลื่นสัญญาณสี่เหลี่ยมที่มีแอมพลิจูดอยู่ในช่วง 0V ถึง 5V (Vpp=5V, Voffset=2.5V)
ความถี่ f=10kHz และมีค่า Duty Cycle = 50% โดยใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณ แล้วป้อนที่
ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT และต่อ Gnd จากเครื่องกำเนิดสัญญาณไปยัง Gnd
ของวงจร (กราวนด์ร่วม)
3. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B วัด
สัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT และให้ต่อ Gnd ของออสซิลโลสโคป
ไปยัง Gnd ของวงจร
ระดับ 10us และ50ns ตามลำดับเพื่อดูรูปคลื่นสัญญาณในแต่ละกรณี) และวัดระดับ
แรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตที่ได้ (ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของ
ออสซิลโลสโคปด้วย)
 |
| Vmax = 5.12 V |
 |
| Vmax = 5.44 V |
5. ต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω ที่ขาเอาต์พุตของ
ลอจิกเกต NOT
6. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B
วัดสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
พร้อมตัวต้านทานที่ขาเอาต์พุต และวัดระดับแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตที่ได้
(ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปด้วย)
 |
| สิ่งที่แตกต่างคือแรงดันทางด้านเอาต์พุตที่ออสซิโลสโคปวัดได้คือ 4.8 V แรงดันดรอปลงเนื่องจากเราวัดแรงดันของไดโอตเปร่งแสง |
8. ยกเลิกการต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทานที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
9. เปลี่ยนรูปคลื่นสัญญาณอินพุต โดยสร้างคลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V,
Voffset=2.5V, f=1kHz จากเครื่องกำเนิดสัญญาณ เพื่อป้อนให้ขาอินพุตของ
ลอจิกเกต NOT
10. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B
วัดสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT แล้วสังเกตผลที่ได้
(ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปด้วย)
11. วัดระดับแรงดันอินพุตที่ทำให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง A และ B
-แรงดันอินพุตที่ขอบขาลงคือ 1.44 V, ที่ขอบขาขึ้นคือ 1.67 V
12. ยกเลิกการต่อวงจรโดยใช้ไอซี 74HCT00 และให้ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซี
เบอร์ 74HCT14 เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จำนวน 1 ตัว
(เลือกลอจิกเกต NOT ตัวใดก็ได้ที่มีอยู่ภายในไอซีดังกล่าว)
13. สร้างคลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V, Voffset=2.5V, f=1kHz จากเครื่องกำเนิด
สัญญาณเพื่อป้อนให้ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT
14. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B
วัดสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT แล้วสังเกตผลที่ได้
(ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปด้วย)
15. วัดระดับแรงดันอินพุตที่ทำให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง A และ B
-แรงดันอินพุตที่ขอบขาขึ้นคือ 1.76 V, ที่ขอบขาลงคือ 0.88 V
คำถามท้ายการทดลอง
อินพุตเป็นรูปคลื่นสี่เหลี่ยมตามที่ได้ทดลองไป จงระบุระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลงของ
คลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT จาก HIGH เป็น LOW (ขอบขาลง) และ
จาก LOW เป็น HIGH (ขอบขาขึ้น) ตามลำดับ เมื่อวัดด้วยออสซิลโลสโคป
-ขอบขาขึ้น 100 ns , ขอบขาลง 100 ns
2. ในกรณีที่สร้างลอจิกเกต NOT จากเกต NAND ของไอซี 74HCT00 และป้อนสัญญาณ
อินพุตเป็นรูปคลื่นสามเหลี่ยมตามที่ได้ทดลองไป จงอธิบายว่า จะได้คลื่นสัญญาณที่ขา
เอาต์พุตของลอจิกเกต NOT เป็นรูปคลื่นแบบใด และให้ระบุระดับแรงดันอินพุตที่ทำให้เกิด
จุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง A และ B
(มีอยู่สองจุดตัด ในช่วงขาขึ้นและขาลงของสัญญาณอินพุต)
- แรงดันอินพุตที่ขอบขาลงคือ 1.44 V, ที่ขอบขาขึ้นคือ 1.67 V
รูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีความล่าช้าเกิดขึ้น
3. ในกรณีที่ใช้ลอจิกเกต NOT ภายในไอซี 74HCT14 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็น
รูปคลื่นสามเหลี่ยมจงอธิบายว่า จะได้คลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
เป็นรูปคลื่นแบบใดและให้ระบุระดับแรงดันอินพุตที่ทำให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณ
จากช่อง A และ B
(มีอยู่สองจุดตัด ในช่วงขาขึ้นและขาลงของสัญญาณอินพุต)
-แรงดันอินพุตที่ขอบขาขึ้นคือ 1.76 V, ที่ขอบขาลงคือ 0.88 V
รูปคลื่นสี่เหลี่ยม
4. อธิบายความหมายของคำว่า V+ และ V- ของ Schmitt-Trigger Inverter และถ้าอ้างอิงตาม
ดาต้าชีทของไอซี 74HCT14 (ดาวน์โหลดได้จากอินเทอร์เน็ต) จงระบุค่า V+ และ V-
ตามลำดับสำหรับ VCC=+4.5V
-V+ คือแรงดันที่ทำให้รู้ว่าถ้าสูงกว่าค่านี้จะเป็น logic HIGH
V- คือแรงดันที่ทำให้รู้ว่าถ้าตำกว่าค่านี้จะเป็น logic LOW
สำหรับ Vcc = 4.5 V , V+ = 1.55-3.15 V , V- = 0.9-2.45 V
5. จงระบุค่าโดยประมาณสำหรับ V+ และ V- สำหรับไอซี 74HCT14 ที่สามารถดูได้จาก
ผลการทดลอง(ใช้สำหรับ VCC=+5V)
- V+ ประมาณ 1.76 V , V- ประมาน 0.88 V
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น