การทดลองที่ 2.3

การทดลองที่ 2.3

การตรวจวัดคลื่นสัญญาณที่ขาดิจิตอล-เอาต์พุตของลอจิเกต

วัตถุประสงค์

1.ฝึกต่อวงจรโดยไอซีลอจิก

2.ฝึกใช้เครื่องออสซิลโลสโคปในการตรวจวัดสัญญานและวิเคราะห์วงจร

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 โดยใช้ไอซี74HCT00 เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จํานวน 1 ตัว จากลอจิกเกต
NAND
2. สร้างคลื่นสญญาณสี่เหลี่ยมที่มีแอมพลิจูดอยู่ในช่วง 0V ถึง 5V (Vpp=5V, Voffset=2.5V) ความถี่
f=10kHz และมีค่า Duty Cycle = 50% โดยใช้เครื่องกําเนิดสัญญาณ แล้วป้อนที่ขาอินพุตของลอจิก
เกต NOT
3. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง CH1 วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง CH2 วัดสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
4. ต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω ที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
5. สังเกตความแตกต่างเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีที่ไม่ได้ต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทานที่ขา
เอาต์พุต และวัดระดับแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตที่ได้
6. เปลี่ยนรูปคลื่นสัญญาณอินพุต โดยสร้างคลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V, Voffset=2.5V, f=1kHz จากเครื่องกําเนิดสัญญาณ เพื่อป้อนให้ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT
7. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง CH1 วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง CH2 วัดสัญญาณที่ขา
เอาต์พุตของลอจิกเกต NOT แล้วสังเกตผลที่ได้
8. ยกเลิกการต่อวงจรโดยใช้ไอซี74HCT00 และให้ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซีเบอร์ 74HCT14
เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จํานวน 1 ตัว (เลือกลอจิกเกต NOT ตัวใดก็ได้ที่มีอยู่ภายในไอซีดังกล่าว)
9. สร้างคลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V, Voffset=2.5V, f=1kHz จากเครื่องกําเนิดสัญญาณ
เพื่อป้อนให้ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT

10. วัดระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง CH1และ CH2

ผลการทดลอง
จากการต่อวงจรบนเบรดบอร์ดโดยใช้ไอซี74HCT00เพื่อสร้างลอจิเกตแบบ NOT

เมื่อต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω ที่ขาเอาต์พุต

ยกเลิกการต่อไดโอดและเปลี่ยนรูปคลื่นสัญญาณอินพุต โดยสร้างคลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V, Voffset=2.5V, f=1kHz

เปลี่ยนจากการใช้ไอซี74HCT00 และให้ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซีเบอร์ 74HCT14 

คําถามท้ายการทดลอง
1. ในกรณีที่สร้างลอจิกเกต NOT จากเกต NAND ของไอซี74HCT00 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็น
รูปคลื่นสี่เหลี่ยมตามที่ได้ทดลองไป จงระบุระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลงของคลื่นสัญญาณที่ขา
เอาต์พุตของลอจิกเกต NOT จาก HIGH เป็น LOW (ขอบขาลง) และจาก LOW เป็น HIGH (ขอบขา
ขึ้น) ตามลําดับ เมื่อวัดด้วยออสซิลโลสโคป

- เมื่อผ่านไป 50 us จะเปลี่ยนจาก HIGH เป็น LOW และใช้เวลาอีก 50 us จาก LOW เป็น HIGH

2. ในกรณีที่สร้างลอจิกเกต NOT จากเกต NAND ของไอซี74HCT00 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็น
รูปคลื่นสามเหลี่ยมตามที่ได้ทดลองไป จงอธิบายว่า จะได้คลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต
NOT เป็นรูปคลื่นแบบใด และให้ระบุระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง
A และ B (มีอยู่สองจุดตัด ในช่วงขาขึ้นและขาลงของสัญญาณอินพุต)

- ตัดกันที่ 1.6 v

3. ในกรณีที่ใช้ลอจิกเกต NOT ภายในไอซี74HCT14 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็นรูปคลื่นสามเหลี่ยม
จงอธิบายว่า จะได้คลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT เป็นรูปคลื่นแบบใด และให้ระบุ
ระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง A และ B (มีอยู่สองจุดตัด ในช่วงขา
ขึ้นและขาลงของสัญญาณอินพุต)

-ได้รูปสี่เหลี่ยม ตัดที่ 1.8 v

4. อธิบายความหมายของคําว่า V+ และ V- ของ Schmitt-Trigger Inverter และถ้าอ้างอิงตามดาต้าชีท
ของไอซี 74HCT14 (ดาวน์โหลดได้จากอินเทอร์เน็ต) จงระบุค่า V+ และ V- ตามลําดับสําหรับ
VCC=+4.5V

-  V+  คือค่าแรงดันที่เริ่มเป็น HIGH
    V-  คือค่าแรงดันที่เริ่มเป็น LOW
   V+ = 1.9 v
   V- = 0.1 v

5. จงระบุค่าโดยประมาณสําหรับV+ และ V- สําหรับไอซี74HCT14 ที่สามารถดูได้จากผลการทดลอง
(ใช้สําหรับ VCC=+5V)

- V+ = 1.7 V
   V- = 160 mV