บทที่ 5 คุณสมบัติของไอซีและการเชื่อมต่อ

บทท่ี 5 คณุ สมบัตขิ องไอซแี ละการเชื่อมตอวตั ถุประสงค หลงั จากเรยี นบทนแี้ ลว จะสามารถ 1. หาคา ระดับแรงดันลอจกิ ของไอซี TTL และ CMOS ได 2. พิจารณาเลือกไอซี TTL และ CMOS โดยพิจารณาจาก input/output voltages, noisemargin, drive capability, fan-in-fan-out, propagation delay และ power consumption 3. รูจ ักการใชไอซี CMOS สาํ หรับนาํ มาสรา งวงจรตา ง ๆ 4. เชือ่ มตอสวิตช และวงจร debounce กับไอซี TTL และ CMOS ได 5. วเิ คราะหว งจรการเชอ่ื มตอ LED, หลอดไฟ กบั ไอซี TTL และ CMOS ได 6. เขียนวงจรการเชื่อมตอระหวาง TTL และ CMOS ได 7. เชอ่ื มตอไอซี TTL และ CMOS กบั สวิตช,มอเตอร,ขดลวดโซลินอยด, buzzer 8. หาขอผดิ พลาดจากวงจรลอจิกได 9. บอกลักษณะของสเตปปง มอเตอรได 10. วเิ คราะหก ารทาํ งานของวงจรขบั สเตปปง มอเตอรได 11. รูจักวธิ ีการควบคุมเซอรโวมอเตอร 12. หาทผ่ี ิดของวงจรลอจิกได วงจรดจิ ิตอลทส่ี รา งจากไอซีลอจกิ ตระกูลตาง ๆ สามารถนาํ ไปขับอุปกรณภ ายนอกได เรยี กวาการอินเทอรเฟส (interface) สําหรับไอซีลอจิกตระกูลตาง ๆ เชนตระกูล TTL เอาตพุตของมันสามารถนําไปใชขับอินพุตของลอจิกตระกูลเดียวกันได นอกจากน้ีเปนไอซีลอจิกที่ตางตระกูลกันเราสามารถเช่ือมตอกันไดเชนกัน ซ่ึงมีดวยกันหลาย ๆ แบบ ในบทน้ี ไดกลาวถึงการนําไอซีลอจิกไปเช่ือมตอกับอปุ กรณภายนอกอีกหลาย ๆ ชนดิ ซ่ึงจะเปน พืน้ ฐานในการนําไปประยกุ ตใชง าน ในดานตาง ๆ ตอ ไป5.1 ระดับลอจิกและนอยซม าจนิ (Logic level and noise margin) ถาหากพจิ ารณาอปุ กรณตาง ๆ ในงานอุปกรณอิเลก็ ทรอนิกส มักพิจารณาในเทอมของโวลทเตจกระแสและความตานทาน หรืออิมพีแดนซ (impedance) ในบทน้ีจะกลาวถึงคุณสมบัติทางดานโวลทเ ตจ (voltage characteristics) ของไอซี TTL และ CMOS ระดับลอจิก 0 (Low) หรือระดับลอจกิ 1 (High) จะพิจารณาจากแรงดันทางไฟฟา ระดบั ลอจกิของไอซีตระกูล TTL แสดงดงั รปู ท่ี 5.1 (ในท่นี ้จี ะยกตวั อยา งเบอร 7404) พิจารณาจากแรงดนั ทางดานอินพุต ถาเปนระดับแรงดันจะอยูในชวง GND ถึง 0.8 v ถาเปน High ระดับแรงดันจะอยูในชวง 2.0 vถึง 5.5v ถาหากทางดานอินพุตมีระดับแรงดันในชวง 0.8v ถึง 2.0v ไอซี TTL จะไมรับรูวาเปน Highหรอื Low เพราะไมไ ดกําหนดไว 95

รูปที่ 5.1 ระดับแรงดันทางอินพุทและเอาทพ ุทของอซี TTL ถาหากมอี ินพตุ เขา มา 3.2 v ไอซี TTL จะรบั รูวาเปน High ถาหากมอี นิ พุตเขามา 0.5 v จะรบั รูวา เปน Low ถาหากเขา มาเปน 1.6 v จะไมรับรู สาํ หรับทางดานเอาตพตุ ของไอซีอินเวอรเตอรชนิด TTlในรูปที่ 5.1 ถา เปน Low เอาตพ ุตจะมคี าไมเกนิ 0.4 v ถาเปน High เอาตพตุ จะมีคา ตงั้ แต 2.4 v ขึ้นไปสําหรับในชวง 0.4 v ถึง 2.4 v จะไมมนี ิยาม โดยปกติแลวเอาตพุตของไอซี TTL เมือ่ เปน High จะมีคาความตางศักยเทาใดน้ัน จะข้ึนอยูกับขนาดของโหลดท่ีนํามาตอทางดานเอาตพุตดวย และคาของความตา งศักดิเ์ ม่อื ระดับลอจิกมีคาเปน Low หรือ High ทางดานอินพตุ และเอาตพ ุตของไอซี TTL ชนดิ ตางๆจะมีคา ไมเทากัน สาํ หรับไอซดี จิ ิตอลตระกลู CMOS ที่นยิ มใชก นั ไดแ กอนกุ รม 4000 และ 74c00 ซงึ่ จะใชไฟเลีย้ งในชว ง +3 ถึง +15 สําหรบั คาแรงดันเมอื่ ระดบั ลอจกิ เปน High หรือ Low แสดงไดดงั รูปที่5.2 ซ่งึ จะนาํ CMOS ทเ่ี ปน ตัวอนิ เวอรเตอรมาอธิบาย จากรูปที่ 5.2 a) จะเปน CMOS ทถี่ กู จายไฟเล้ียงขนาด +10 ถา ทางดา นอินพุตมแี รงเคลือ่ นเขามาในชว ง 70-100 เปอรเซ็นตข องไฟเลี้ยง (VDD)อินพตุ จะรบั รวู ามีระดับลอจิกเปน high แตถา มีแรงเคลอื่ นเขา มาในชว ง 0-30 เปอรเซน็ ตของไฟเลี้ยงอินพตุ จะรบั รูวามรี ะดับลอจกิ เปน สําหรับเอาตพุตของไอซตี ระกูล CMOS ในรูปท่ี 5.2 คาความตา งศกั ดิ์จะขึน้ กบั ระดบั ไฟล้ยี งเชนกัน โดยจะมีคา ใกลเคียงกบั ไฟเลย้ี งมาก โดยระดับลอจิก high เอาตพ ุตจะมีคาใกล 10V และระดับลอจกิ low เอาตพ ตุ จะมีคาใกล 0V สํารับไอซใี นอนุกรม 74HC00 และ 74AC00 และอนุกรม 74AC00 จะใชไ ฟเลยี้ งคอ นขา งต่ํา(ประมาณ +2 ถงึ +6v) คา ความตา งศักด์ิทางดานอนิ พตุ เอาตพตุ แสดงไดดงั ไดอะแกรมในรปู 5.2b)โดยคาแรงดนั ของระดบั High และ Low จะแสดงไดด งั รปที่ 5.2 สําหรับเอาตพตุ และเอาตพุตของไอซอี นุกรม74HC00,74AC00และ74AC00 จะใกลเคียงกับอนุกรม 4000 และ 74c00 โดยเทยี บเปน เปอรเซ็นต เชนเดยี วกันเปรียบเทยี บไดจ ากรปู 5.2 a) และ5.2 b) 96

สําหรับไอซีตระกูล CMOS อนุกรม 74HC00 , 74HC00 , 74CTQ00 และ74FCTA00 จะใชไฟเลี้ยง 5 v ซึ่งเทากับไอซีตระกูล TTL น้ีสามารถใชตอกับไอซี TTL ได สังเกตจากตัวอักษรตัว Tซง่ึ หมายความวาจะใชแทนไอซี TTL ไดรปู ท่ี 5.2 ระดบั แรงดนั ทางอินพทุ และเอาตพ ุตของไอซี CMOSa) อนุกรม 4000 74C00 b) อนกุ รม 74C00 74AC00 74AC000c) อนุกรม 74HCT00, 74ACT00, 74ACTQ00, 74FCT00 และ 74FCTA00 97

ไดอะแกรมแสดงคาความตางศักยของไอซี CMOS อนุกรม 74HC00, 74AC00, 74CTQ00,74FCT00 และ 74FCTA00 แสดงไดดังรูป 5.2c) จะเห็นวาคาความตางศักยของระดับลอจิก High และLow ของอินพุตของไอซี CMOS ที่มีตัวอักษรตัว “T” จะใกลเคียงกับไอซีตระกูล (ลงเปรียบเทียบรูป5.1 และ 5.2c) สําหรับทางดานเอาตพุตอยูในชวงที่ TTL ใชไดเหมือนกันไอซีประเภท CMOS น้ีจะกินพลงั งานต่ําและทนตอสญั ญาณรบกวนไดดี สญั ญาณรบกวนอาจเกิด จากแรงดันที่อนิ พตุ ตาํ่ กวา ความเปนจรงิ ปริมาณที่ใชว ัดการปลอดจากสัญญาณรบกวน เรยี กวา “สวนเพอื่ สญั ญาณรบกวน(noise margin)”คา noise margin สาํ หรับไอซีตระกลู TTL และCMOS แสดงไดด งั รปู ที่ 5.3 รปู ที่ 5.3 คา noise margin ของ TTL CMOS 98

รปู ท่ี 5.4 TTL input logic levels showing noise margin พจิ ารณาไดอะแกรมในรูปท่ี 5.4 ซึง่ จะแสดงคาความตางศกั ยทางอนิ พุตของไอซี TTL ในชว งท่ี เปน Low , High และชวงทไ่ี มม นี ยิ าม ถาหากอินพตุ ทีเ่ ขา มามีคา แรงเคลอ่ื นเทากับ 0.2 v ซ่งึ อนิ พตุ จะ รบั รวู า เปน ซึ่งอยูต ่าํ กวาคา ทกี่ าํ หนดไวเ ทากบั 0.6 v (0.8 – 0.2 = 0.6 v) คา นีเ้ รยี กวา noise margin ในรปู ที่ 5.4 คา Switching threshold มีคา เทากบั 12 vถาหากอินพุตท่เี ขา มาเปน Low มี คาแรงเคล่อื นเทา กบั +0.2 vคา noise margin มคี าเทากบั 1 v (1.2 – 0.2 = 1 v) โจทยทดสอบ จงตอบคําถามตอ ไปนี้ 1. การตอกนั ระหวา งวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกสสองวงจรข้ึนไปเรียกวา 2. ไอซี TTL ถา หากมอี ินพตุ เขามามีแรงดนั +3.1 v แสดงวาเปนลอจิกอะไร 3. ไอซี TTL ถา หากมอี ินพตุ เขา มามีแรงดนั +0.7 v แสดงวา เปนลอจิกอะไร 4. ถาเอาตพ ุตท่ีไดจาก ไอซี TTL มแี รงดัน +2.0 v แสดงวาเปนลอจิกอะไร 5. ไอซีตระกูล CMOS อนุกรม 4000 ที่ใชไฟเล้ียง ถาหากอินพุตท่ีเขามามีขนาด แสดงวาเปนลอจิก อะไร 6. ไอซตี ระกลู CMOS ทใ่ี ชไ ฟเล้ยี ง 10v ถาเอาตพ ุตเปน High จะมีแรงดนั ตั้งแตเทา ไหร 7. ไอซีตระกูล CMOS อนุกรม 74HCT00 ที่ใชไฟเลี้ยง +15v และอินพุตเขามามีแรงดัน +3v แสดง วาเปน ลอจกิ อะไร 8. ไอซปี ระเภทใดทีป่ องกนั สญั ญาณรบกวนไดดี5.2 คณุ สมบัติอ่ืน ๆ ของไอซดี จิ ิตอล ระดบั ความตา งศักยของลอจิกละคา noise margin เปนสเปคอยางหนึง่ ของไอซดี ิจติ อล ใน หัวขอ นีจ้ ะกลาวถงึ สเปคอ่นื ๆ ท่ีสําคัญไอซีดจิ ติ อล ไดแก drive capabilities , fan-out และ fan-in, propagation delay และ Power dissipation 99

ความสามารถในการขบั (DRIVE CAPABILITIES) โครงสรา งภายในของไอซที ีทแี อลเปนทรานซิสเตอร ดังนั้นกําลังทเ่ี อาตพตุ ของไอซีดิจติ อลจะสามารถขับอินพุตของไอซดี ิจิตอลได คืออตั ราของกระแสคอลเล็คเตอรของไอซีทที แี อล จํานวนกระแสเอาตพตุ ที่จะสามารถขับใหกบั วงจรทจ่ี ะเชื่อมตอ กันภายนอกไดม ากนอยเทาไหร เรียกวา fan-out และfan-in เชน ไอซีทที แี อลมาตรฐาน (standard TT) มคี า เกตมีคาเทากบั 10 หมายความวา เอาตพ ุตของเกต 1 เกต ได สามารถขบั อนิ พตุ ของไอซีตระกลู เดียวกนั ได 10 อนิ พุต สาํ หรับคา fan-out ของไอซีlow-power schottky TTL (LS TTL) มคี าเทา กับ 20 ไอซี CMOS อนกุ รม 4000 มีแฟนเอา ตเ ทากับ50 รปู ท่ี 5.5 a) คา ความตางศักด์ิและกระแสของ TTL มาตรฐาน b) output drive and input loading characteristic for selected TTL and CMOS logic families 100

ถา พิจารณาคุณสมบัติทางดานกระแส รปู 5.5 a) เปน การอธิบายถงึ ไอซที ที แี อลมาตรฐาน วามีกาํ ลังขบั ไดท างเอาตพุต (output drive) และ การดึงกระแสทางอนิ พุต input loading ซงึ่ จะเปน คา ของไอซี standard TTL จากไดอะแกรมจะเห็นวา ถาหากเอาตพตุ เปน Low ( Iol = 16 mA ) และถาหากเปน High (lOH) จะขบั กระแสออกมา 400 µA Fan-out เปน 10 และจะกินกระแสไฟฟา เม่อื สภาวะLow เพยี ง 1.6 mA ( Iol = 1.6 mA ) เม่อื พิจารณาไอซีทีทีแอลชนดิ อืน่ ๆ เชน ชอตตกี (LS-TTL )ทกี่ นิ กระแสไฟฟาตํา่ หรอื แบบadvance low power schottky (ALS-TTL) จะเหน็ วามคี า Fan-Out มากกวา ชนดิ มาตรฐาน กลา วคอื Fan-Out ของ LS มคี า ประมาณ Ioh / IIH = 400 µA / 16 µA = 25 Fan-Out ของ ALS มีคาประมาณ Ioh / IIH = 400 µA / 8 µA = 50 รปู ที่ 5.6 การเชอื่ มตอ ไอซี LS-TTL กบั TTL มาตรฐาน a) วงจรลอจิกการเชื่อมตอ b) คาความตางศกั ดิแ์ ละกระแส เมอื่ จะทาํ การเชอ่ื มตอ ไอซที ีทแี อลตาง ๆ เขา ดว ยกัน ควรจะพิจารณาจากตัวอยางที่แสดงในรูป5.6 a) เมอื่ ตอ งการตอ ไอซที ีทแี อลมาตรฐาน อินเวอรเ ตอรเอร 7404 ออกไปขับเกตจํานวน 4 เกต จะทาํไดห รอื ไม และหลกั เกณฑใ นการพจิ ารณาหาคําตอบนี้ ตอ งพิจารณาท่ีคุณลกั ษณะทางอินพทุ ของ 101

74LS04 และของ 7404 ดงั รปู ที่ 5.6 b) จะพบวา เมอื่ สภาวะ High LS-TTL จา ยกระแสได (Ioh) 400 µAและไอซกี นิ กระแสเพียง (IIH๗) 40 µA แสดงวา ตอขบั เกตไดถ ึง 10 เกต (400 µA / 40 µA = 10) แตหากเราพจิ ารณาในสภาวะ Low จะพบวา LS-TTL จายกระแสได Iol = 8 mA และ ทที ีแอลมาตรฐานกินกระแส IIl = 1.6 mA แสดงวา ขบั ไดเ พยี ง 5 เกต (8 mA / 1.6 mA = 5 ) เทา น้นั สรปุ ไดว า ไอซี LS-TTL จะตองขบั ไอซีทีทีแอลมาตรฐาน ไดไมเ กิน 5 ตวั ดังรปู ท่ี 5.6 a) จึงจะสามารถตอใชงานไดโ ดยไมเ สียหายการประวงิ เวลาการแพรกระจาย (PROPAGATION DELAY) ถาหากสญั ญาณเขา ไปทางอนิ พตุ ของไอซดี ิจติ อล เอาตพตุ ที่ไดจ ะไมต อบสนองทนั ทีทันใด แตจะหนวงเวลาออกไปอีก อาจเปนการนําคา น้มี าบอกความเรว็ ในการทํางานของไอซดี จิ ติ อลได พิจารณารปู ท่ี 5.7 a) จะแสดงอินพตุ ของอนิ เวอรเ ตอรเ ปลี่ยนจาก Low ไปเปน High และตอ มาจะเปลย่ี นจากLow ไปเปน High ถาพิจารณาการตอบสนองทางเอาตพุตโดยดูจากกราฟเสน ลา ง จะเหน็ วาเวลาในการตอบสนองจะชา ออกไป เรียกคา น้ีวา เวลาหนว งในการแพรกระจายหนวงในการแพรกระจายสญั ญาI (Propagation delay) ของอนิ เวอรเ ตอร ในรูปท่ี 5.7a) จะเปนของเวลาหนว งของอินเวอรเ ตอรไอซแี บบ standard TTL เบอร 7404 โดยถาอนิ พตุ เปลย่ี นจาก Low เปน High เวลาจะหนว งไป 12 msและถาอนิ พตุ เปลี่ยนจาก High เปน Low เวลาจะหนว งไป 7 ns รูปท่ี 5.7 (a) แสดง waveform สาํ หรบั propagation delay ของอนิ เวอรเ ตอรช นิด standard TTL (b) กราฟแสดง propagation delay สําหรบั ไอซตี ระกูล TTL และ CMOS อนกุ รมตางๆ 102

ในรปู ท่ี 5.7 b) จะเปรยี บเทยี บคา propagation delay ของไอซีตระกลู ตาง ๆ ซ่งึ เปนขอมลู ในการบอกความเร็วของไอซีได จากรปู ที่ 5.7 b) จะเห็นวาไอซีตระกูล AS-TTL (advanced SchottkyTTL) และ AC-CMOS(FACT Fair-child Advanced) CMOS Technolog-AC Subfamily) จะมีความเรว็ สงู เนื่องจาก propagation delay มคี าเพียง 1 ns สาํ หรับ CMOS ตระกูล 4000 และ74c00 จะทํางานไดชา เน่อื งจาก propagation delay มคี ามากการสูญเสยี พลงั งานเปนความรอ น (POWER DISSIPATION) จากผา นมาเราพบวาไอซีประเภท standard TTL จะทาํ งานไดเ รว็ โดยมคี า propagationdelay ประมาณ 10 ns แตถ าเปนประเภท CMOS อนกุ รม 4000 จะมคี า propagation delayประมาณ 30 ถงึ 50 แตไ อซีตระกูล CMOS อนกุ รม 4000 จะกินพลงั งานตา่ํ เพยี ง 0.001 mw ขณะทไี่ อซีตระกูลstandard TTLจะกนิ พลังงาน 10 mw คา power dissipation ของ CMOS จะเพ่ิมตามความถี่เชน ที่ความถี่ 100MHz ไอซอี นุกรม 4000 จะตอ งการพลังงาน 0.1 mw คาอตั ราเร็วและกําลงั ไฟฟา (speed and power) จะเปนตัวบอกความเร็วในการทํางานและการทาํ งานและกาสูญเสยี กาํ ลังไฟฟา ถาหากมคี าตํา่ แสดงวาลอจิกมปี ระสทิ ธิในการทํางานสงู ในรูปท่ี 5.8จะแสดงกราฟของไอซี ตระกลู TTL และ CMOS โดยแกนตัง้ จะเปน propagation delay (speed) ในหนว ยของนาโนวนิ าที และแกนนอนจะเปน คาความสงู เสยี กาํ ลังไฟฟา ในหนวยของมิลลวิ ตั ต ไอซีที่มีกราฟใกลกบั มุมซา ย จะเปน ไอซีท่ีมีประสิทธ์ภิ าพสูง จากกราฟจะเหน็ วา ไอซีในอนกุ รม FACT (FairchildAdbanced CMOS Technokgy) จะดีทสี่ ุด รปู ท่ี 5.8 กราฟแสดงคา speed และ power สาํ หรับ TTL และ CMOS อนกุ รมตา งๆโจทยท ดสอบจงตอบคาํ ถามและเตมิ คําลงในชอ งวา งตอ ไปนี้ 9. จํานวนของอินพตุ ทไ่ี อซสี ามารถขับไดเรยี กวา 10.ไอซอี นกุ รม........................................( CMOS series 4000, Fast TTL) มคี า ทสี งู 11.จากรูปท่ี 5.5 b) จงคํานวณคา fan-out เม่อื เชอื่ มตอไอซีระหวา ง LS-TTL กบั LS-TTL 103

12.ไอซี CMOS อนกุ รม 4000 จะมีคา power dissipaation ทีม่ ี noise immunity ทีด่ ีpropagationและมีคาdelay…………………..(ยาว, ส้นั ) 13.ไอซตี ระกลู CMOS ทที่ าํ งานไดเรว็ ๆ คือ อนุกรมอะไร 14.ไอซี TTL ในอนุกรมยอย ๆ มีคา output dirive และ input loading ที่ตางกัน สําหรับคาvoltage ของอนิ พุตและเอาตพตุ ตา งกนั หรือไม5.3 ไอซีประเภท MOS และ CMOS ไอซี MOS โครงสรางลอจกิ ภายใน จะสรา งจากทรานซสิ เตอรแ บบมอสเฟส ( MOSFET )ซึ่งยอมาจากคําวา Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor โดยจะสรางไปบนซพิซลิ กิ อนและมีฟง คช ง่ั ตอชพิ มากกวา ไอซแี บบไบโพลา เทคโนโลยี Metal Oxide Semiconductor จะใชกันอยางกวา งขวางไอซแี บบ large scale Integrated circuit (LSI) และ Very large scale Integratedcircuit (VLSI) เนื่องจากมคี วามจขุ องโครงสรางตอ ชิพสูง อุปกรณป ระเภทไมโครโปรเซสเซอรหนวยความจาํ กใ็ ชเ ทคโนโลยแี บบ PMOS (P-Channel MOS) โดยภายในมีโครงสรางทีแ่ ตต างกนั สองแบบคือ แบบ PMOS (P-channel MOS) และแบบ NMOS (N-channel MOS) ไอซดี จิ ติ อลท่มี ีโครงสรา งแบบนี้ จะกินกระแสตํ่าและทนตอ สญั ญาณรบกวนไดส งู ไอซปี ระเภท CMOS (Complementary symmetry metal oxide semiconductor) จะใชมอสเฟสท้งั แบบและแบบชพิ เดียว ไอซีประเภทโครงสรางภายในจะใชส นามไฟฟา ในการทาํ งาน จึงกินพลังงานตา่ํ มี fan-out ที่ดี และทนตอสัญญาณรบกวนไดด ี การใชไ อซปี ระเภท CMOS นั้น ไมค วรใชมอื จบั โดยตรง เพราะไฟฟาสถิตจากมืออาจทําใหไอซเี สยี หายได ในการทํางานท่ีตองใชไ อซีประเภท จะตอ งระวงั ความเสียหายอนั เกดิ จาก และโดยมีขอ แนะนําตอ ไปนี้ 1. จะตอ งเกบ็ ไอซี CMOS ท่ไี มใชไวบ นแผน โฟมทม่ี ีอะลูมเิ นยี มฟลอยอยู เพื่อปองกันประจไุ ฟฟา 2. ขัว้ ตอ ของแหลง จา ยไฟจะตองใชตะกั่วเช่อื มตอใหแนน 3. เม่ือจะเปลย่ี นไอซี CMOS จะตอ งปดแหลงจายไฟเสียกอน 4. ตองแนใ จวาสัญญาณอินพตุ ไมใ หญก วา แหลงจา ยที่ใหไอซี 5. ใหป ดสญั ญาณอินพตุ กอนปด แหลงจายไฟ 6. ทกุ ๆ อินพุตทใี่ ช จะตองตอกบั ข้วั บวกหรือกราวดข องแหลง จา ย ไอซีประเภท CMOS น้ี จะกินพลังงานไฟฟาตํ่า นิยมใชกับอุปกรณอิเล็กทรอนิกสที่ตองใชพลงั งานจากแบตเตอรี่ เชนนาฬิกาอเิ ลก็ ทรอนิกส เครอื่ งคิดเลข คอมพวิ เตอรกระเปาหิว้ เปนตน โดรงสรางของ CMOS แสดงไดดังรูปที่ 5.9 ดานบนจะเปนแบบ P-channel MOSFET สวนดานลางจะเปนแบบ N-channel MOSFET เมื่อขาอินพุตมรี ะดับลอจิกเปน Low ทาํ ให MOSFET มนั On และตัวลางจะมันจะ Off เอาตพุตจะเปน High แตถาขาอินพุตเปน High จะทําให MOSFET ตัวลางมัน On และตัวบนมัน Off เอาตพุตจะเปน Low ในรูปที่ 5.9 นั้นจะเปนโครงสรางของไอซที ่ที าํ หนา ทเี่ ปนอินเวอรเตอร 104

รูปที่ 5.9 โครงสรา งของ CMOS ท่เี ปนแบบ P-channel และ N-channel MOSFET ในรูปท่ี 5.9 ข้ัวแหลงจายไฟของ CMOS ท่ีตอกับขั้วบวกของแหลงจายไฟ จะใชลาเบลเปน VDDถาเปนไอซี TTL จะใช Vcc ตัวอักษร “D” ใน VDD จะมาจากคําวา drain ของ MOSFET สําหรับข้ัว V55ของ CMOS จะตอกับขั้วลบของแหลงจายไฟจาย ถาเปนไอซี TTL จะเรียกชื่อวา GND ตัวอักษร “S”ของ Vss มาจากคาํ วา source ของ MOSFET การใชไอซี CMOS นยิ มใชแ หลงจายไฟขนาด 5, 6, 9 หรือ12 โวลต เทคโนโลยีแบบ CMOS จะนํามาสรางเปนไอซีดิจิตอลตระกูลตาง ๆ ไดแกอนุกรมของ 4000,74HC00 และ FACT โดยเฉพาะอนกุ รม 4000 จะนยิ มใชกันอยางกวา งขวาง ถาหากเราตองการใชไอซี CMOS ที่มีขาเหมือนกันไอซี TTL และทํางานเหมือนกัน เราสามารถหาไดงาย ๆ เชน ไอซีเบอร 7400 ซ่ึงเปน NAND เกตสองอินพุต CMOS ถาหากตองการใชแบบ ก็ใหใชเบอร 74C00 เปน ตนโจทยท ดสอบจงตอบคําถามและเติมคาํ ลงในชอ งวางตอ ไปนี้ 15. ไอซปี ระเภท Large – scale integration (LSI) และ very large scale integration จะสรางจาก……………..(bipolar ,MOS) technology 16. คาํ วา CMOS ยอมาจากอะไร 17. คณุ สมบตั ิท่ีสําคัญของ CMOS คอื อะไร 18. ขาของ CMOS ที่มีชอื่ วา V55 จะตอ กบั ............................ของแหลง จายไฟ5.4 การเชื่อมตอ ไอซี TTL และ CMOS กับสวติ ซ สวติ ช หรือ keyboard เปนอปุ กรณชนิดหน่งึ ท่ีจะใชสงสญั ญาณขอ มูลอินพตุ เขา สูว งจรดิจติ อลได อาจเคยพบเหน็ จากสวิตชก ดของเครอ่ื งคดิ เลข หรอื keyboard ขนาดใหญทใ่ี ชกับไมโครคอมพิวเตอรในหวั ขอนี้ จะยกตวั อยา งการเช่ือมตอสวติ ชอยางงา ยเพื่อสรา งขอ มลู อนิ พทุ ใหกับกับวงจรดิจิตอล สามตัวอยา งแรกเปนการเช่ือมตอ สวิตชอ ยางงายเขา กับวงจรดจิ ิตอล ท่ีใชไ อซตี ระกลู TTL โดยใชสวติ ชแบบกดติดปลอยดับ push – button ในรปู ที่ 5-10 a เปน การตอ สวติ ชเขา กับไอซี TTL ท่เี ปน 105

อินเวอรเตอร ถา สวิตชถูกกดอนิ พุตจะถกู ตอลงกราวด GND ซงึ่ จะทําใหอนิ พุตนั้น รับคา Low สว นท่ีเอาตพตุ ที่ไดจ ากเกตจะเปน High แตถ า สวิตชไมกด (open switch )อินพตุ จะอยใู นสภาวะ float หรือลอยตัว โดยปกตแิ ลว ถาอนิ พุตอยพู ุตอยูในสภาวะ float ไอซี TTL จะมีระดับลอจกิ ทางอินพุตเปน Highแตการใชง านไอซี TTL โดยทั่ว ๆ ไป จะไมป ลอยใหอ ินพุตอยใู นภาวะ float เพราะอาจเกดิ ขอผิดพลาดไดจึงนิยมตอ สวติ ชใ น โดยมีความตานทานขนาด10 k ตอ อยูก ับแรง ดัน +5 v ดังแสดงในรูปที่ 5-10 b ถาสวติ ชไมถ กู กดจะทาํ ใหอนิ พุตเปน High แน ๆ คาความตานทาน 10 k น้ี เรียกวา pull-up resistor ในรปู ที่ 5-10a และ 5-10b นี้ถาสวิตชถกู กด จะทําใหอินพุตระดับลอจกิ เปน Low เหมอื นกัน ซงึ่ อาจเรยี กวา สวิตชแ อกทฟี Low ถา ตอ งการสรา งสวติ ชแ อกทฟี High ทางดา นอินพุต อาจทาํ ไดดังรปู ที่ 5-10c เมอื่ สวิตชถกู กดจะเปน การตอแรงดนั +5 v เขาสอู ินพุต ซง่ึ จะทาํ ใหอ นิ พุตรับคาระดับลอจิกเปน High ถาสวิตชไ มถูกกดอนิ พตุ จะมาจาก GND ผานตัวตานทาน 330 โอหม ซ่ึงทาํ ใหอ ินพุตมีระดบั ลอจิกเปน Low ตัวตานทานเรยี กวา Pull-down resistor คา ของความตานทาน Pull-down น้มี ีไว เพ่อื ไมใหกระแสไหลเขาสูอินพุตสงู กวา 1.6 mA) ดงั แสดงในรปู ท่ี5.5b 106

รูปที่ 5.10 การเชอ่ื มตอสวิตชก บั ไอซี TTL (a) สวิตชแอกตีฟ Low อยางงาย (b) สวติ ชแ อกตีฟ Low มีตัว R ตอ pull-up (c) สวิตชแอกตีฟ High มีตัว R ตอ pull-downรูปที่ 5.11 การเช่อื มตอสวติ ชกับไอซี CMOS (a) สวติ ชแ อกตฟี Low มีตัว R ตอ pull-up (b) สวติ ชแ อกตฟี High มีตัว R ตอ pull-down 107

การเชอื่ มตอ สวติ ชอกี สองแบบในรปู ท่ี 5-11 เปนการเชื่อตอ สวิตชก บั ไอซีตระกูล CMOS โดยรปูที่ 5-11 สวิตชจะแอกทีฟ Low โดยถากดสวิตช อินพุตจะรับลอจิกเปน Low ถาไมกดจะมีกระแสไหลผานความตานทาน pull-up 100k ทาํ ใหอนิ พุตรับระดบั ลอจกิ เปน High สาํ หรับรปู ที่ 5-11 b จะเปนสวิตชแอกทีฟ High โดยมีความตานทาน 100k ตอ Pull-down อยู ถาสวิตชถูกกด จะเปนการปอนลอจิก High ถาไมกดจะเปนการปอนลอจิก Low คาความตานทาน pull-up และ Pull-down ของไอซีตระกูล CMOS จะมีคามากกวาไอซี ตระกูล TTL เพราะวาไอซีตระกูล CMOS กินกระแสนอยกวาไอซีตระกูล TTL สําหรับไอซีตระกูล CMOS ท่ีแสดงในรูปท่ี 5-11 นั้น ไดแก อินเวอรเตอรเบอร 4000,74C00, 74HC00 หรอื อนกุ รมของ FACT การเช่ือมตอสวิตชกับวงจรดิจิตอลในรูปที่ 5.10 และ 5.11 จะใชไดกับงานบางประเภทเทาน้ันเพราะวา ขณะที่กดสวิตชลงไปนัน้ เม่ือสวิตชสัมผัสกันจะเกิดการสั่นของหนา สัมผัส ทําใหเกิดสัญญาณclock ออกมาหลายลูกที่เรยี กวา buunced ถาหากทดลองตอวงจรดังรูปท่ี 5.12a จะเห็นวาในการกดสวิตชแตละครั้ง จะเกิดการนับ clock หลายคา การส่ันของหนาสัมผัสนี้อาจเกิดจากความสกปรกของหนาสัมผสั กไ็ ด การแกปญ หาน้ีทาํ ไดโดยใชวงจร debouncing circuit เพิ่มเขาไประหวา งสวิตชกบั วงจรดิจิตอล ดังรูปที่ 5-12b โดยใช NAND เกตมาตอเปน debouncing circuit หรือ R- S ฟลิปฟลอปถาหากเรากดสวิตชและเกิดการส่ันของหนาสัมผัสข้ึน เอาตพุตของ debouncing circuit จะให clockออกมาลูกเคยี ง 108

รปู ท่ี 5.12 a) บล็อกไดอะแกรมการตอสวติ ชก ับวงจรนับสบิ b) การเพิม่ วงจรการแกการเดงของสวติ ชเ ขา ไป สาํ หรบั วงจรอืน่ ๆ แสดงไดดังรปู ที่ 5.13 ซึง่ เปนวงจร debouncing อยา งงา ย ๆ ในรปู ที่ 5-13aจะเปนการใชไอซี CMOS ในอนุกรม 4000 เบอร 40106 ซึ่งเปนไอซี schmirt trigger มาตอกับสวิตช็เพ่ือแตงรูปสัญญาณจากการกดสวิตชใหเปน High กับ Low สวนรูป 5-13 b จะใช NAND เกตเบอร74HC00, 4000 หรือ FACT อนกุ รม debouncing มาตอ เปน วงจร สําหรบั วงจรท่ใี ชก นั โดยท่วั ไปจะเปนวงจรตามรูปท่ี 5-13c โดยใช ไอซี CMOS หรือ TTL ในรูปท่ีจะใชเบอร 7403 ท่ีเปนแบบ open -collector และตอ ความตา นทาน pull – up ทางเอาตพุต ทาํ ใหร ะดบั แรงดนั เมื่อระดับลอจิกเปน Highมีคาใกล +5V 109

รูปที่ 5.13 วงจรแกการเดง ของสวติ ชa) ใชกบั ไอซีซมี อสอนุกรม 4000b) วงจรแกก ารเดง ของสวติ ชท่วั ๆ ไป ทใ่ี ชกับ CMOS และ TTLc) อกี รปู แบบหน่ึงของวงจรแกการเดง ของสวติ ช 110

โจทยทดสอบจงตอบคาํ ถามตอไปน้ี 19. จากรปู ท่ี 5.10a ถาวิตชถูกกดส อนิ พตุ ของอินเวอรเ ตอรจ ะเปน ลอจิกใด ถา ไมกดจะเปนลอจิกใด 20. จากรูปที่ 5.10b ตวั ตานทาน 10k นี้ จะทําใหอินพุตของเกตเปน high เมอ่ื สวติ ชไ มก ด ตัวตานทานนี้ มีชื่อเรยี กวา อะไร 21. จากรปู ท่ี 5.10c ถากดสวติ ชอนิ พุตทีเ่ ขาอินเวอรเตอร เอาตพุตทไี่ ดจะเปนลอจกิ ใด 22. จากรปู ที่ 5.11 ตัวอนิ เวอรเตอรและความตา นทานท่ีตอ อยู เพือ่ ทํา debouncing ใชห รอื ไม 23.จากรูปที่ 5.12 a ถา ไมม ีวงจร decade counter จะเกิดอะไรขน้ึ 24. จากรปู ท่ี 5.13 c ไอซี TTL เบอร 7403 เปน อินเวอรเ ตอรท ีม่ ีเอาตพ ตุ แบบใด5.5 การเช่ือมตอไอซี CMOS และ กบั LED ในการทดลองหรือวงจรตา ง ๆ ในงานดจิ ติ อล เอาตพ ตุ ท่ีไดจ ากวงจร หรอื เอาตพตุ ทีไ่ ดจากตําแหนงตางๆ สามารถแสดงทางหลอด LED (Light – Emitting Diode) ได เพราะวา LED น้ัน ทํางานท่ีแรงดันไฟฟาและกระแสตํ่า ๆ ได กระแสมากที่สุดที่ไหลผาน LED มีคาประมาณ 20 ถึง 30 มิลลิแอมปโดยปกตแิ ลว แรงดนั ทีต่ กครอ ม LED จะมคี าประมาณ 1.7 ถึง 1.8 โวลต LED กส็ ามารถสวางได การเชื่อมตอไอซีตระกูล CMOS อนุกรม 4000 กับหลอด LED สามารถทําไดในรูปที่5.14 ซ่ึงแสดงการเชื่อมตอไอซี CMOS กับ LED 6 ตัวอยาง ในรูป 5.14 และ จะเปน ท่ีใชไฟเล้ียง +5V โดยไมตองมีตัวตานทานลดคากระแสท่ีผาน LED ในรูปท่ี 5.14 เมื่อเอาตพุตของ CMOS เปน High หลอด LEDจะเปลงแสง สวนรูปที่ 5.14 หลอด LED จะเปลงแสงเมื่อเอาตพุตของ CMOS เปน Low สําหรับรูปที่5.14 (c) และ (d) เปนการเชื่อตอ CMOS ในอนุกรม 4000 โดยใชแหลงจายไฟสูงขึ้นประมาณ 10-50โวลต แหลงจายไฟขนาดน้ีจะทําใหแรงดันตกครอ ม สงู ขนั ดว ยจึงใชตัวตานทานขนาด 1k มาตอ อนุกรมกันหลอด LED เพื่อลดคากระแส ในรูปท่ี 5.14 (c) เมื่อเอาตพุตของ CMOS เปน High LED จะสวางสว นรปู ที่ 5.14 (d) LED จะสวา งเมอื่ เอาตพ ตุ ของ CMOS เปน Low สําหรับรูปท่ี 5.14 (e) และ (f) จะใชไอซีตระกูล CMOS ที่เปนบัฟเฟอร ขับหลอด LED โดยไฟเล้ียงที่ใชกับ CMOS อยูในชวง +5V ถึง +15V รูปท่ี 4.15 (e) แสดง CMOS ที่เปน inverting bufferเบอร 4049 ตอกับ LED โดยมีความตานทานขนาด 1K ตออนุกรมอยู LED น้ีจะสวางเม่ือเอาตพุตของCMOS เปน High สาํ หรบั รูปที่ 5.14 (f) จะเปน noninverting buffer เบอร 4050 โดยมีความตา นทานขนาด 1k มาตออนุกรมเพ่อื ลดคากระแสเชนกัน LED จะสวางเมอื่ เอาตพ ตุ ของ CMOS เปน Low สําหรับไอซี TTL มาตรฐานก็สามารถก็สามารถใชขับ LED ไดเชนกัน ดังแสดงในรูปท่ี 5.14 (g)และ (h) ถาเอาตพุตของอินเวอรเตอรเปน High ทําให LED สวางสามารถตอไดดังรูปท่ี 5.14 (g) โดยLED จะสวางดวยกระแสทไี่ หลออกจากอินเวอรเตอรสําหรับรูปท่ี 5.14(h) LED จะสวา งเมือ่ เอาตพ ุตของอินเวอรเ ตอรเ ปน Low LED จะสวา งไดเมือ่ กระแสทไี่ หลเขาอินเวอรเ ตอร การตอวงจรดงั รปู ท่ี 5.14 นี้จะตองมีความตานทานมาตออนุกรมกับ LED ดวย เพื่อจํากัดคากระที่ไหลเขาและไหลออกจากอนิ เวอรเ ตอรเพือ่ ปอ งกนั ไมใหไ อซเี สยี หาย 111

รูปที่ 5.14 แสดงวงจรพ้นื ฐานการเชอื่ มตอ ไอซี CMOS และ TTL เขากบั LED 112

กระแส Sourcing และกระแส Sinking หากนําไอซี TTL มาขับ LED ภายนอกตามรูปรูปท่ี 5.14 g และ 5.14h นั้น จะตองพิจารณาดวยวา เกตตวั นนัน้ จะสามารถจายกระแสออกมาไดสูงสดุ เทาไร และเกตตัวนน้ั สามารถรับกระแสเขาทางเอาตพุตไดสูงสุดเทาไร เนื่งจาก TTL แตละตระกูลมีความสามารถในการขับกระแสไมเทากัน ปริมาณกระแสที่จายออกมาทางเอาตพตุ ของเกต เรียกวา current sourcing และสําหรับปริมาณกระแสที่รับเขาทางเอาตพ ตุ ของเกต เรยี กวา current sinking (คา ของกระแสท่ีไหลเขาออกนี้ ในคมู อื ใชเคร่ืองหมาย +/-แทนทศิ ทางของกระแส)รูปที่ 5.15 (a) Current sourcing (b) Current sinkingพจิ ารณารปู ที่ 5.15a ถาหากเอาตพ ตุ ของเกตเปน High จะทาํ ให LED สวา ง โดยที่เกตตวั นจี้ ะตอ งจายกระแสออกมา และมตี วั ตา นทานเปน ตวั ควบคมุ ปริมาณกระแส ดังนัน้ กรใชงานจะตองดดู ว ยวาไอซีทเ่ี ราเลอื กใชน น้ั สามารถจายกระแสในปริมาณนัน้ ไดห รอื ไม สาํ หรบั รูปที่ 5.15b ถา เอาตพุตของ NAND เกตเปน Low จะทําให LED สวางดว ยกระแส Sinking ดังนน้ั การใชง านจะตอ งทราบดว ยวา ไอซีท่ีตองการเลอื กใชอยูน นั้ สามารถรับกระแสเขาทางเอาตพ ตุ ไดเ ทา ไร ถาหาดมีกระแสเขาไปมากกวามี่ตัวไอซีจัรับไดจะทําใหเ กิดการเสียหายกบั ตัวไอซีนน้ั ไดไอซเี กตบางตวั นัน้ มีความสามารถในการขับกระแสไดน อย ไมสามรถนาํ มาขบั LED ภายนอกได สาํ หรบั การตอ LED อีก 3 แบบดงั รปู ที่ 5.16 จะใชท รานซิสเตอรตอกับ CMOS หรือ TTL เพอื่ ชว ยในการขับกระแสให LED การตอในลักษณะนี้สามารถนําไปขับอุปกรณที่ตองการกระแสไฟฟา สูง ๆ ไดอ ีกดว ย ในรูปที่ 5.16a LED จะสวา งเม่ือเอาตพ ุตของอนิ เวอรเ ตอรเ ปน HIGH โดยใชทรานซีสเตอรช นดิNPN ชว ยขับกระแส สาํ หรบั รปู ท่ี 5.16b LED จะสวา งเมื่อเอาตพุตของอินเวอรเตอรเ ปน Low โดยใชทรานซีสเตอรช นดิ PNP ชวยขับกระแสถาหากรวมวงจรในรปู ที่ 5.15a และ รูปท่ี 5.16b เขา ดวยกนั จะไดวงจรดงั รปู ที่ 5.16cถา LED1 ใชส แี ดง และ LED2 ใชสเี ขียว เม่อื เอาตพุตของอนิ เวอรเตอรเปน High จะทําให LED สแี ดงสวาง สว น LED สเี ขยี วจะดับ แตถ าเอาตพุตของอินเวอรเ ตอรเ ปน Low จะทําให LED สีเขยี วสวา งและ 113

LED สีแดงจะดบั ซึง่ วงจรในรปู ที่ 5.16c จะเปน วงจรพื้นฐานของลอจิกโพรบ เพ่อื ท่จี ะดวู าอินพตุ ท่ีตอ งการวัดเปน High หรือ Low รูปท่ี 5.16 การเชอื่ มตอ LED โดยใชทรานซสิ เตอรชว ยขบั กระแส (a) เมอ่ื เอาตพุตเปน High ทรานซสิ เตอร NPN จะขบั กระแส รปู ที่ 5.16 การเช่ือมตอ LED โดยใชท รานซสิ เตอรช วยขบั กระแส 114

(b) เม่อื เอาตพตุ เปน Low ทรานซิสเตอร PNP จะขบั กระแส (c) ตวั อยา งของลอจิกโพรบ ถา หากตอ งใชเกตของไอซดี จิ ิตอลขับหลอดไฟท่ีกินกระแสมาก สามารถตอ วงจรไดด ังรูปท่ี 5.17โดยใชทรานซสิ เตอรชวยขับกระแส จากวงจรหลอดไฟจะสวา งไดเ มื่อเอาตพุตของอนิ เวอรเตอรเปน Highซ่ึงจะทําใหทรานซีสเตอร turned On เพ่ือขับกระแสประมาณ 60mA ผานหลอดไฟ แตถาเอาตพุตของอินเวอรเ ตอรเปน Low หลอดไฟจะไมสวาง รูปท่ี 5.17 การใชไอซด จิ ิตอลขับอุปกรณท ี่ตองการกระแสไฟฟามากโจทยทดสอบจงตอบคําถามตอ ไปนี้25. จากรปู ท่ี 5.14 (a-f) ไอซี CMOS ตระกลู ใดขับ LED ไดโ ดยตรง26. จากรปู ที่ 5.14 (h) เม่ือเอาตพ ุตของอินเวอรเตอรเปน High LED จะเปน อยา งไร27. จากรปู ท่ี 5.15 (a) ถาเอาตพุตของอนิ เวอรเตอรเปน Low ทรานซีสเตอรและ LED จะเปน อยางไร28. จากรปู ที่ 5.15 (c) ถาเอาตพุตของอนิ เวอรเ ตอรเ ปน High ทรานซสิ เตอรตวั ใดจะนํากระแสและ LED ใดจะสวา ง29. ไอซีถอดรหัสในรปู ที่ 5.18 เปน ไอซที ่เี อาตพ ตุ ของมนั แอกตีฟลอจกิ ใด…………………..(active-High / active-Low)30. ไอซีถอดรหสั ในรูปท่ี 5.18 LED จะสวา งดว ยกระแสชนิดใด 115

รปู ท่ี 5.18 การตอไอซีถอดรหัสเพือ่ ขับหลอด LED- 7-segment5.6 การเชื่อมตอไอซี TTL และ CMOS ไอซีประเภท และ คาของแรงดันในระดับลอจิกจะแกตางกัน ในรูปที่ 5.19a จะแสดงระดับแรงดันของไอซี TTL เมื่อเปนเอาตพุต และระดับแรงดันของไอซี CMOS เมื่อเปนอินพุต เน่ืองจากคาระดับแรงดันลอจิกของไอซที ั้งสองตางกัน ดังนั้นไอซที ั้งสองจะไมสามารถเชื่อตอ กันไดโ ดยงาย ซ่ึงจะตองพจิ ารณาถงึ ระดับแรงดนั และความสามารถในการขับกระแสดวย พิจารณาระดับโวลตเตจและระแสในรูปที่ 5.19a จะเห็นวากระแสเอาตพุตของไอซี TTL จะมากกวากระแสที่ตองการทางอินพุตของไอซี CMOS ดังน้ันกระแสของเอาตพุตจาก TTL จะมากกวากระแสท่ีตองการทางอนิ พุตของไอซี CMOS ดังนนั้ กระของเอาตพุตจาก TTL สามารถขบั อินพุต CMOSได แตถาพิจารณาระดับโวลตเตจน้ัน จะเห็นวาไมสามารถตอกันได ถาเอาตพุตของ TTL เปน Lowสามารถขับอินพุตของ CMOS ใหรับรูวาเปน Low ได เน่ืองจากคาโวลตเจขณะเปน Low ทางเอาตพุตของ TTL จะมคี าสูงสดุ 0.8 V ซึ่งอินพุตของ CMOS สามารถรบั รวู าเปน Low ได แตถาเอาตพ ุตของ TTLเปน High นั้นจะไมสามารถขับอินพุตของ CMOS ไดเสมอไป เพราะวา ถาเอาตพตุ ของ TTL มีแรงดันเปน2.4 V ก็ถือวาเปน High แลว ถานําไปตอกับอินพุต CMOS ตัว CMOS จะรับรูวาเปน High ก็ตอเมื่อแรงดันตองมีคาอยางนอย 3.5 V ซึ่งชวงแรงดันตั้งแต 2.4 V ถึง 3.5 V ตัวอินพุตของ CMOS ไมสามารถรบั รูวา เปน High ได ดังน้ันการนําเอาตพุตของ TTL ไปขับอินพตุ CMOS สามารถแกปญหาได โดยนําตัวตานทานมาตอ pull-up ทค่ี า 5V กับจุดตอ ระหวา ง TTL กบั CMOS ดังรปู ที่ 5.17 (b) โดยใชค าความตา นทานขนาด1k มาตอ วงจรนีส้ ามารถใชไ ดกบั อนกุ รม 4000, 74HC00 หรือ อนกุ รม FACT CMOS กไ็ ด 116

รปู ที่ 5.19 การเชอื่ มตอระหวาง TTL กบั CMOS (a) เอาตพ ตุ ของ TTL และอินพตุ ของ CMOS (b) การเชอ่ื มตอ ระหวา ง TTL กบั CMOS โดยใชความตานทานตอ pull-up ตัวอยางอื่น ๆ ระหวางการตอ TTL กับ CMOS และ CMOS กับ TTL โดยใชแหลงจายไฟสามารถทําไดดังรูปท่ี 5.20 โดยรูปที่ 5.20 (a) จะเปนการตอ LS-TTL ไปขับเกตตาง ๆ โดยใชตัวตานทาน 2.2 k เปนตัวตานทานพูลอัพ สําหรับรูปท่ี 5.20 (b) เปนการตออินเวอรเตอร CMOS หรืออนกุ รมอื่น ๆ ไปขับอินพุตไอซี LS-TTL ซ่งึ สามารถตอ ไดโ ดยตรง ไอซีประเภท CMOS สามารถขบั อนิ พุตของ LS-TTL และ ALS-TTL ไดโ ดยตรงเนื่องจากไอซี TTL ตระกลู ดังกลา วนน้ั กินกระแสทางดานอินพุตต่าํ แตเ อาตพตุ ของ CMOS ไมส ามารถขับอนิ พุตของไอซี TTL ประเภท standard TTL ได ปจจบุ ันไดม กี ารผลติ ไอซบี ฟั เฟอร (buffer )ออกมา ซ่งึ สามารถชว ยขบั กระแสได ดังแดงในรูปท่ี 5.20 (c) จะเห็นการใช CMOS เบอร 4050 non-inverting buffer มาชวยขับกระแสระหวางการเช่ือมตอ CMOS Inverter กับอินพุตของ standard TTL เนื่องจากอินพุตของ standard TTL ตองการกระแสคอ นขางสูง ปญหาเรื่องระดับแรงดันของการเช่ือมตอ TTL หรือ NMOS TTL กับอินพุตของ CMOSนอกจากจะใชการตอความตานทานพูลอัพแลว อีกวิธีหน่ึงสามารทําไดดังรูป 5.20 (d) ซึ่งจะใชไอซีใน 117

อนุกรม 74HCT00 หรือไอซี CMOS มาชวยขับกระแสระหวาง TTL หรือ NMOS กับ CMOS ในรูปที่5.20 (d) จะใชไอซี 74HCT34 non-inverting มาตอรวม รปู ที่ 5.20 การเชือ่ มตอ TTL กับ CMOS ท่ใี ชไ ฟเล้ียง 5V รปู ท่ี 5.21 การเชอื่ มตอ ไอซใี นอนุกรม FACT ไอซปี ระเภท CMOS ในอนกุ รม 74HCT00 สามารถใชเช่ือมตอระหวา งอปุ กรณแ บบ NMOS และCMOS ได เนื่องจากเอาตพตุ ของมันสามารถเขากนั ได สําหรับไอซีแบบ FACT สมารถใชขับไอซีตระกูลTTL, CMOS , NMOS หรอื PMOS ได ดังแสดงในรูปที่ 5.21 (a) เอาตพุตของไอซี TTL จะไมสามารถขับอินพุตของไอซีอนุกรม 74HC00, 74AC00, 74ACQ00 และ CMOS ได ถาหากจะตองตอจะตองมีตัวตานทานตอพูลอพั ดังรูปท่ี 5.21 (b) เพ่อื ใหเ อาตพุตขณะทเ่ี ปน High มคี า ใกลเ คียงกบั +5V ของแหลงไฟ 118

นอกจากที่กลาวมาแลวยังมีไอซีประเภท “T” – type CMOS ไดแกอนุกรม 74HCT00,74ACT00, 74ACT00, 74FCT00, 74FCTA00 หรือ 74ACTQ00 อินพุตของมันสามารถรับจากไอซีตระกลู TTL ไดด ังแสดงในรปู 5.21(c) สําหรับการเชื่อมตอไอซีประเภท CMOS กับ TTL น้ัน จะมีปญญาหาในเร่ีองความแตกตางของระดับแรงดันของแหลงจายไฟ ในรูปท่ี 5.22 จะแสดงตัวอยาง 3 ชนิดซึ่งเปนการตอ TTL กับ CMOSและการตอระหวาง CMOS กับ TTL ในรูปท่ี 5.22 (a) จะเปนอินเวอรเตอรจากเกตแบบ TTL ตอกับอินเวอรเตอรข อง CMOS ที่ใชไฟเล้ียงสูงกวา จะใชทรานซีสเตอรแ บบ NPN เขามาชวย ซึ่งทรานซสิ เตอรจะชวยเปลี่ยนแปลงแรงตํ่าของ TTL ใหเปนคาแรงดันสูงข้ึนท่ีใชกับ CMOS ที่ตอกับแหลงจายไฟ 10Vสาํ หรบั รูปที่ 5.22 (b) จะเปนการใชบัฟเฟอรของไอซี TTL แบบ open-collector โดยมคี วามตานทานตอพูลอัพอยู ในการเปล่ียนระดับแรงดันของ TTL ใหเปนแรงดันสูงสําหรับ CMOS ไอซี TTL แบบอินเวอรเตอรบัฟเฟอร open-collector (OC) ท่นี ิยมใชก ันไดแกเ บอร 7406 และ 7416 รูปที่ 5.22 การเช่ือมตอ TTL กบั CMOS โดยใชแ หลง จา ยไฟท่แี ตกตา งกัน สาํ หรับการตอ ระหวางเอาตพุตของ CMOS อินเวอรเตอรท ่ีแรงเคลื่อนสงู ใหกับอนิ พุตของ TTL ที่มแี รงเคล่ือนตา่ํ กวาอาจทาํ ไดด ังรูป 5.22 (c) โดยใช CMOS บฟั เฟอรเ บอร 4049 มาตอระหวางกลาง โดย 119

CMOS บัฟเฟอรนี้ จะใชแหลงจายไฟจากไอซี TTL ดังแสดงในรูปท่ี 5.22 (c) อยางไรก็ตามการเช่ือมตอไอซีแบบตาง ๆ จะตองศกึ ษาถึงลักษณะเฉพาะของไอซเี บอรทจี่ ะนํามาใชด วยโจทยทดสอบจงตอบคําถามและเมคําลงในชองวา งตอไปน้ี31. จากรูปที่ 5.19 (a) รปู แบบที่แสดงระดับแรงดนั ของเอาตพ ตุ TTL กับอินพตุ CMOS จะเห็นวา นํามาตอ กันไดหรือไม32. จากรูปที่ 5.20 (a) ความตานทานขนาด 2.2 k เรยี กวาอะไร33. จากรปู ที่ 5.20 (c) ไอซีบัฟเฟอร 4050 จะใชในการแกไ ขปญหาอะไรระหวา งลอจิกเกต34. จากรปู ท่ี 5.22 (c) ตวั …………………(NMOS IC, transistor) จะใชในการเปลยี่ นระดับแรงดันของTTL เปนระดับแรงดนั ของ CMOS ทส่ี งู กวา5.7 การเช่ือมตอ กบั แหลงกาํ เนิดเสียง, รเี ลย, มอเตอร และขดลวดโซลนี อยด เราสามารถนําเอาตพุตที่ไดจากวงจรดิจิตอลไปขับอุปกรณอื่น ๆ ไดอีกมากมาย เชนนําไปขับหลอดไฟมีความสวางมากเปนพิเศษ ใชขับแหลงจายกําเนิดเสียงที่เรียกวา buzzer ขับรีเลย มอเตอรไฟฟา หรือขดลวดโซลนี อยด การเชอ่ื มตอ กบั หลอด LED เปนพน้ื ฐานการเชอ่ื มตอกับเอาตพุต ในหวั ขอน้ีจะกลา วถงึ การเชอ่ื มตอ กับแหลง กาํ เนิดเสยี ง buzzer, รเี ลย, มอเตอร และขดลวดโซลนี อยด รูปท่ี 5.23 การเช่อื มตอกบั piezo buzzer (a) ใช standard TTL หรือ FACT CMOS ขบั โดยตรง 120

รปู ท่ี 5.23 การเชือ่ มตอกับ piezo buzzer (b) ใชท รานซสิ เตอรช ว ยขับ รีเลย ถือวาเปนอุปกรณท่ีสามารถนาํ ไปใชในการเชื่อมตอระหวา งวงจรลอจิก กับวงจรท่ีตอ งการใชก ระแสไฟฟา สงู ๆ ได โดยที่รีเลยน ้ี จะไดจะตองใชกระแสไฟฟาท่มี คี าสู งในการขับขดลวด เพอ่ื ใหเกิดสนามแมเหล็กมาทาํ ใหหนาสัมผัสของรเี ลยมาตอกัน สาํ หรบั การตอเอาตพุตของวงจรดิจิตอลเขากับรีเลยสามารถทําไดดังรูปที่ 5.24 โดยใชอินเวอรเตอรเกตแบบ TTL และ CMOS เปนตัวขับ ถาหากเอาตพุตของอินเวอรเตอรเปน High จะทําใหหนาสัมผัสของรีเลยตอกัน (ON) และแยกจากกัน(OFF) เม่อื เอาตพตุ ของอนิ เวอรเตอรเปน Low รูปท่ี 5.24 การเชอ่ื มตอ TTL กับ CMOS กับรีเลยโดยใชท รานซิสเตอรชว ยขับกระแส 121

สําหรบั วงจรในรูปท่ี 5.25 (a) จะเปนการใชวงจรลอจิกไปควบคุม DC มอเตอร โดยแหลง จายไฟของ DC มอเตอร จะแยกออจากแหลงจายไฟของวงจรดิจิตอล ในวงจรจะมีลักษณะคลายกับการตอกับรเี ลยเพยี งแตใชร จี ีสเตอรเพอื่ ปด-เปด DC มอเตอรเทา นนั้ สาํ หรับรปู ที่ 5.25 (b) จะเปน การตอ กบั ขดลวดโซลีนอยด สําหรบั งานควบคุมตา งๆ ลักษณะวงจรจะคลา ยกับรปู ท่ี 5.25 (a) จะเหน็ วาการเชอ่ื มตออปุ กรณต างๆ กับวงจรดิจติ อลจะตองคาํ นึงถงึ คุณสมบัติทางดานโวลตเตจและกระแสวา สามารถเขา กนั ไดก ับเกตท่ีตอ อยูหรือไม รูปที่ 5.25 การใชร เี ลยช ว ยในการเชอื่ มตอ กับอปุ กรณทีใ่ ชแรงดันสงู (a) การนาํ วงจรลอจกิ ไปขับมอเตอรไฟฟา (b) การนาํ วงจรลอจิกไปขบั ขดลวดโซลีนอยด 122

โจทยทดสอบจงตอบคาํ ถามตอไปน้ี35. จากรปู ท่ี 5.23 (a) ถา piezo buzzer ดึงกระแส 6 mA เราจะใชไ อซี CMOS ตระกูล 4000 ขบั ได หรอื ไม36. จากรปู ที่ 5.23 (b) เมือ่ อนิ พตุ ทเี่ ขาอนิ เวอรเ ตอรเ ปน Low ตวั ทรานซสี เตอรจ ะ ON หรอื OFF และ buzzerจะเกิดเสยี งหรอื ไม37. จากรูปที่ 5.24 ตัวไดโอดทีต่ อครอมขดลวด (coil) ของรีเลยจ ะตอ ไวเ พอ่ื อะไร38. จากรปู ที่ 5.25 (a) ตวั DC Motor จะทาํ งานเมื่อเอาตพ ุตของลอจกิ เกตเปนลอจกิ อะไร5.8 Optoisolators วงจรในรปู ท่ี 5.25 นั้นจะพบวา ตวั รเี ลย จะทําหนาทีแ่ ยกระหวางวงจรดิจิตอล ทใ่ี ชแ รงดนั ไฟฟาตํา่ กบั วงจรประเภทขดลวดมอเตอรที่ใชแ รงดนั สูงและกนิ กระแสไฟฟาสงู ออกจากกันได การใชงานวงจรประเภทน้ีการเปดปดวงจรจะทําไมบอย ถาหากมีการใชงานหนัก ๆ หรือมีความถี่ในการทํางานสูง ตัวรเี ลยเองจะรบั ไมได เน่ืองจากรีเลยท ํางานดวยอปุ กรณกล และอาจจะเกดิ จากความสกปรกของหนาสัมผัสของรเี ลย การเช่ือมตอระหวางวงจรดิจิตอลกบั วงจรที่ใชแรงดันไฟฟาสูง ๆ อีกวิธีหน่ึงจะใชวิธีเช่ือมตอกนัทางแสง โดยใชอุปกรณท่ีเรียกวา optoisolator หรือ optocoupler หรืออาจใชรีเลยอีกแบบหนึ่งที่มีชือ่วา solid- state relay 123

รปู ท่ี 5.26 ตวั อยา งของไอซอี อปโตไอโซเลเตอรแ ละการประยุกตใ ชง าน ถาหากตองการนาํ วงจรดจิ ติ อลไปเชอื่ มตอ กับทรานซสิ เตอรท ี่ขบั กระแสสูง ๆ ก็สามารถทําไดด งัตัวอยา งในรปู ที่ 5.26 d) ซึ่งใชเปน วงจรขบั มอเตอรไฟฟา กระแสตรง ถาหากขาท่ี 5 ของไอซเี ปน Low จะทําใหทรานซิสเตอรแ บบ NPN ท่ตี ออยไู มน าํ กระแส ทําใหมอเตอรหยุดหมนุ รูปที่ 5.27 (ก) โซลดิ สเตทรเี ลยขนาดเล็ก (ข) โซลดิ สเตทรีเลยข นาดที่สามารถขบั กระแสไดมาก 124

โจทยทดสอบ40. ไอซอี อปโตไ อโซเลเตอรเ บอร 4N25 ซงึ่ เปน ไอซแ บบ 6 ขา จะใช………………..(phototransistor, triac) ในการควบคมุ กระแส41. รปู ที่ 5.26 b) ถาเอาตพุตของอนิ เวอรเ ตอรเปน Low LED จะสวา งหรือไม และคาลอจกิ ท่ีขา 5 ของ ไอซีจะเปน คาใด42. รปู ท่ี 5.26 b) ตวั ตา นทานขนาด 10 k ที่ตอ อยกู บั แรงดันไฟฟา +12 V เรียกวา resistor5.9 การเชอ่ื มตอ กบั เซอรโวมอเตอรและสเตป็ มอเตอรServo Motor เซอรโวมอเตอร เปน มอเตอรที่มีแรงบิตสูงและสามารถควบคมุ ตําแหนงใหมอเตอรหยดุ หมนุ ไดมอเตอรป ระเภทน้ีจะมีชุดเฟองทดอยุภายใน จงึ ทําใหมแี รงบติ ภายนอกสงู การจา ยไฟใหกับมอเตอรจะใชสายไฟจาํ นวน 3 เสน เปน สายควบคุม 1 เสน และสายไฟเล้ียงอีก 2 เสน การควบคุมการหมนุ ของมอเตอรจะทาํ โดยการจายสญั ญาณพัลสท ม่ี ีความถ่ี 50 Hz เขาไปยงั สายควบคุมดงั รูปที่ 5.28 การควบคุมมอเตอรแ บบนี้เรียกวา วธิ ี PWM (pulse-width modulation) ถาหากสญั ญาณพัลสท่จี ายมีความกวา งมากกวา 1.5 msec จะทาํ ใหมอเตอรหยุดหมุน ดังแสดงในรปู ที่ 5.28a ถา หากตองการใหม อเตอรหมุนตามเขม็ นาฬิกา จะตอ งจา ยสัญญาณพัลสทมี่ ีความกวาง 1 msec ดังแสดงในรปู ท่ี 5.28b ถาหากตองการใหม อเตอรหมนุ ทวนเข็มนาฬิกา จะตองจายสัญญาณพัลสทมี่ คี วามกวาง 2 msec ดงั แสดงในรูปท่ี5.28c 125

รูปท่ี 5.28 ตวั อยา งการควบคมุ เซอรโ วมอเตอร 126

Stepper Motor สเตป็ มอเตอรเ ปนมอเตอรท ี่สามารถควบคุมการหมนุ เปน สเต็ปหรอื เปน มมุ เลก็ ๆ ได ตัวอยางสเต็ปมอเตอรแ สดงไดด ังรปู ท่ี 5.29 โดยจะมขี ดลวดอยภู ายใน 2 ขด คือ ขดลวด L1 และ L2 มอเตอรตามรูปที่ 5.29 เปนมอเตอรท ที่ านดว ยไฟฟา กระแสตรงท่ีมแี รงดนั 5 V โดยขดลวดมีความตานทานภายใน20 โอหม ทําใหม ีกระแสไหลผานขดลวดเทา กบั 0.25 A มอเตอรท่ีมีขดลวด 2 ขดนเ้ี รยี กวา มอเตอรแบบ2 เฟส หรือแบบโพลา 127

รูปท่ี 5.29 ตวั อยางสเต็ปมอเตอร การควบคมุ การหมุนใหก ับสเตป็ มอเตอรแบบโพลาหรอื แบบ 2 เฟส น้นั จะตอ งควบคมุ ใหขดลวดแตละขดนาํ ไฟฟาอยา งเหมาะสมดังตัวอยา งในรูปที่ 5.30 โดยการหมุนของมอเตอรแบบน้ี จะตอ งจา ยแรงดนั ไฟฟาเขาไปจํานวน 4 ขน้ั ตอน ขั้นตอนแรกจา ยแรงดันไฟบวกเขาไปทางสาย L1 และ L2 ขัน้ ตอนท่ี 2 ใหสลบั ข้ัวของขดลวด L1 ขัน้ ตอนที่ 3 ใหสลบั ขั้วของขดลวด L2 ขัน้ ตอนที่ 4 ใหสลบั ข้ัวของขดลวด L1 ดงั รูปที่ 5.30 a) 128

รปู ที่ 5.30 (a) ตัวอยางการควบคมุ การหมุนขของสเต็ปมอเตอร (b) การตอ วงจรทดสอบอยา งงา ย สเต็ปมอเตอรน้ีสามารถใชวงจรดิจิตอลควบคุมการจายกระแสไดโดยงา ย เพียงแตตอวงจรขับกระแสเพิ่มเติมภายนอกเทานั้น ปจจุบันไดมีการผลิตชิพไอซีสําหรับควบคุมสเต็ปมอเตอรออกมาโดยเฉพาะ ตัวอยางเชน ชิพของโมโตโรลาเบอร MC3479 ดังแสดงดังรูปท่ี 5.31 ซ่ึงสามารถขับกระแสแตละขดลวดได 350 mA การควบคุมการหมุนสามารถทําไดโดยจายสัญญาณนาฬิกาเขาไปทางขา 7 และควบคมุ ทศิ ทางการหมุนโดยปอนลอจิกเขา ไปทางขา 10 ดังรปู 129

รปู ท่ี 5.31 ตวั อยา งการใชไ อซขี บั สเตป็ มอเตอร 130

5.10 การตรวจสอบขอ ผดิ พลาดของวงจรลอจกิ ในทีน้ีจะกลาวถึงการหาขอผิดพลาดของวงจรลอจิก โดยใชลอจิกโพรบเปนเครื่องมือในการวัดพิจารณาวงจรลอจิกท่ีอยูบนแผนวงจรพิมพ ในรูปท่ี 5.32 (a) โดยสามารถเขียนเปนวงจรลอจิกไดดังรูป5.32 (b) จากรูปทั้งสองจะพบวา วงจรที่ไดเปนเอาตพุตของ NAND เกตสองตัวมาตอกับ OR เกตสองอนิ พุตทาํ ใหวงจรกลายปน NAND เกตส่ีอินพุต รูปที่ 5.32 ปญ หาการหาจดุ บกพรอง (a) รูปวงจรบนแผน PC(b) ไดอะแกรมวงจร NAND เกต 4 อินพตุ 131

ถาหากในวงจรมีขอเสียในลักษณะรูปที่ 5.32 (a) คือขาอินพุตของ OR เกต ขาดภายในขอผิดพลาดในลกั ษณะนี้เราสามารถตรวจสอบไดด ังขนั้ ตอนตอ ไปนี้ 1. ตอลอจกิ โพรบกับแหลง จา ยไฟ และใชงานในโหมด TTL 2. ทดสอบตาํ แหนง node ท่ี 1 และ 2 (ดังรูปที่ 5.32 (a)) ควรจะเปน High เพราะเปนไฟเล้ยี ง 3. ทดสอบตําแหนง node ท่ี 3 และ 4 ซึ่งควรจะเปน GND 4. ทดสอบอนิ พุตของ NAND เกตสอ่ี นิ พุต (อินพตุ A, B, C และ D ) คือขา1, 2, 4 และ 5 ของไอซี 7400 ทุกอินพตุ ควรจะเปน High แต LED สวา ง แสดงวา เกิดขอผิดพลาดข้นึ 5. ทดสอบเอาตพุตของ NAND เกต 3 ขา และ 6 ของไอซี 7400 ซง่ึ เปน Low ทงั้ คู แสดงวา NAND เกตทํางาน 6. ทดสอบอนิ พตุ ของ OR เกต คอื ขา 1 และ 2 ของ 7432 ซง่ึ จะเปน Low ท้งั คู ดงั น้นั ถาหากเปน Low ท้ังคู แต LED สวาง แสดงวา ขาด หรือไมก็ OR เกตเสยีโจทยทดสอบจงตอบคําถามตอ ไปนี้43. ไอซดี ิจติ อลสวนมากจะเสยี เนื่องจากวงจรทางดา นอนิ พตุ และเอาตพุตของเกตเปน อยางไร………………………44. ในการตรวจสอบซอมวงจรมกั ใชเครื่องมืออะไร45. จากรปู ที่ 5.32 ถาอินพุต A, B, C และ D เปน High เอาตพตุ (ขา 3 ของไอซี 2) ควรเปน อะไรสรุป 1. ในการออกแบบระบบที่การเช่อื มตอ ไอซีเขาดวยกนั จะตองดวู าระดับความตางศกั ย และสามารถในการจายและรบั กระแสไฟฟา เขากนั ไดห รือไม 2. ในการเชือ่ มตอ ไอซตี ระกลู เดียวกนั สามารถนําเอาตพุตของเกตหนึง่ ตอกับอนิ พุตของอกี เกตหน่ึงไดเลย 3. ในการเชื่อมไอซีระหวางตระกูลหรือการเช่ือมตอกับอุปกรณภายนอกตาง ๆ ส่ิงที่สําคัญที่ตองคาํ นึงถึงเปน ลาํ ดบั แรกกค็ อื คณุ สมบตั กิ ค็ ือคณุ สมบตั ิทางดา นแรงดันและกระแส 4. คา noise margin ของไอซีตระกลู CMOS จะดีกวา ของไอซตี ระกลู TTL 5. คุณสมบัติทางดา น fan-out และ fan-in ของไอซี จะบอกเกี่ยวกบั การขบั ทางดานเอาตพุต และการดงึ กระแสทางอินพตุ 6. คา Propagation delay หรือ speed และคา Power dissipation เปนคณุ สมบตั ิอยางหนึ่งของไอซตี ระกลู ตาง ๆ 7. ไอซีตระกูล ALS-TTL, FAST (Fairchild Advanced Schottky TTL) และ FAST (FairchildAdvanced CMOS Technology) จะเปนตระกูลที่นิยมใชกันมาก เน่ืองจากกินพลังงานไฟฟาต่ํา มีความเร็วสงู และมี drive capabilities ท่ีดี 132

8. ไอซีในตระกลู CMOS จะมีความไวตอไฟฟาสถติ ไมควรใชมอื จับโดยตรงเพราะจะทําใหเสียหายได จะตองระวังในการใชง านทางอินพตุ เชนจะตองปดสัญญาณอนิ พุตกอ นปด ไฟเปนตน 9. การตอสวิตชเขากับอินพุตสามารถทําไดอยางงาย ๆ และจะมีการใชตัวตานทานมาตอ pull-upและ pull-down ดวย สําหรับการทํา debouncing จะใชในการทําใหส ัญญาณอินพุตถกู ตองขน้ึ 10. การขบั LED หลอดไฟ ดวยวงจรดิจติ อลสามารถใชทรานซิสเตอรช วยได 11. การเชื่อมตอระหวาง TTL-to-CMOS และ CMOS-to- TTL สามารถทําไดหลายวิธีเชนการใชตัวตา นทานมาตอ pull-up การใชไ อซีพเิ ศษมาชว ย การใชท รานซิสเตอรช ว ยเปน ตน 12. การเชอื่ มตอระหวา งอปุ กรณทางลอจกิ กับ buzzer และ relay จะตอ งใชท รานซสี เตอรชวยขับกระแสดว ย ถาหากใชว งจรดจิ ติ อลไปควบคมุ มอเตอรไ ฟฟา และขดลวดโซลินอย จะตอ งใชรเี ลยมาชว ย 13. การหาคาตา ง ๆ ทางลอจิกท่ีตาํ แหนงตาง ๆ วาเปน High หรอื Low สามารถทดสอบไดโ ดยใชลอจิกโพรบคาํ ถามทายบท 5.1 ถา ใหแ รงเคล่อื น 3.1V เขา ทางอนิ พตุ ของไอซี TTL จึงจะถอื วาเปน ลอจิก 5.2 ถาเอาตพุตของไอซี TTL มคี วามตางศกั ย 2.0V จะถือวาเปนลอจกิ อะไร 5.3 ถา ใหแรงเคล่อื น 2.4V เขาสอู ินพุตของไอซี CMOS จะถือวาเปน ลอจกิ อะไร 5.4 ไอซี CMOS อนกุ รม 74HC00 ถา ใชแ หลง จายไฟ 5V และทางดา นอินพุตมีแรงเคล่อื น 3.0V จะถือวาทางดา นอนิ พุตนีม้ ีลอจิกอะไร 5.5 ไอซี TTL ถา เอาตพ ตุ เปน High คา ความตา งศกั ยจะตอ งมคี าตั้งแตเทาไหร 5.6 ไอซี TTL ถาเอาตพ ุตเปน Low คา ความตางศกั ยจะตองมคี าต่ํากวา เทา ไหร 5.7 ไอซี CMOS ทไี่ ฟเลยี้ ง 10V ถาเอาตพ ุตเปน High คา แรงเคลอื่ นไฟฟา จะตองมคี าตั้งแตเทาไร 5.8 ไอซี CMOS ที่ไฟเล้ียง 10V ถาเอาตพ ตุ เปน Low คา แรงเคล่อื นไฟฟาจะตอ งมคี า ในชวงใด 5.9 ถา ใชไอซี CMOS ในอนกุ รม 74HCT00 ซงึ่ ใชไ ฟเลยี้ ง 5V ไดร ับแรงเคลื่อนอินพุตขนาด 3.0V จะถอื วาเปน ลอจิกอะไร 5.10 ถา ใชไอซี CMOS ในอนุกรม 74HCT00 ซ่งึ ใชไ ฟเลย้ี ง 5V ไดรับแรงเคล่อื นอินพตุ ขนาด 1.0Vจะถอื วาเปน ลอจกิ อะไร 5.11 ไอซีลอจกิ ในตระกูลใดปอ งกันสญั ญาณรบกวนไดด ี 5.12 จากรูปที่ 5.3 คา noise margin ของไอซี TTL มีคา เทาไหร 5.13 จากรปู ท่ี 5.3 คา noise margin ของไอซี CMOS มีคาเทาไหร 5.14 จากรปู ที่ 5.4 switching threshold ของ TTL มคี า เทากบั 1.2V แนนอนหรือไม 5.15 คา fan-out ของไอซี standard TTL มคี า เทาไหร standard TTL ถานาํ ไปขับไอซี 5.16 จากรูปท่ี 5.5 b) เอาตพ ุตของ ASL-TTL สามารถขับไอซี standard TTL ไดก่ตี ัว 5.17 จากรปู ท่ี 5.5 b) ไอซี CMOS ในอนุกรม 74HC00 เอาตพ ุตของมันสามารถขับไอซี LS-TTL ไดกีต่ ัว 133

5.18 จากรปู ที่ 5.33 ซ่ึงแสดงไอซี TTL ตระกลู A และ B ตัวอนิ เวอรเ ตอรส ามารถขับ AND เกตไดหรือไม 5.19 จากรปู ท่ี 5.33 ถาไอซีตระกูล A เปน ALS-TTL และตระกูล B เปน standard TTL ตัวอินเวอรเตอรสามารถขบั AND เกตไดห รือไม 5.20 จากรปู ที่ 5.33 ถา ไอซีตระกูล A และ B เปน ASL-TTL ตวั อนิ เวอรเตอรสามารถขับ AND เกตไดห รือไม รูปที่ 5.33 ปญ หาการเชอ่ื มตอ 5.21 ไอซี CMOS ในอนกุ รม 4000 และ 74HC00 อนุกรมใดมีกาํ ลังขับทางดานเอาตพ ุตมากกวากนั 5.22 จากรูปที่ 5.7 b) ไอซลี อจกิ ตระกลู .........ท่ีมีคา propagation delay ต่ําท่สี ดุ ถอื วาทํางานไดเรว็ หรือชา ที่สุด 5.23 จากรูปท่ี 5.7 b) ไอซีลอจิกตระกลู .........ทมี่ ีคา propagation delay ต่ําทสี่ ุดถอื วาทํางานไดเ รว็ หรอื ชาทส่ี ุด 5.24 จากรูปที่ 5.7 b) ไอซี CMOS ตระกลู ใดทํางานไดเ รว็ ทีส่ ดุ 134

5.25 ไอซีประเภท ................. (CMOS , TTL) กนิ พลงั งานตํา่ 5.26 จงบอกขอควรระวังในการใชไ อซีประเภท CMOS 5.27 ขา VDD ของไอซี CMOS อนุกรม จะตอกับข้วั ของแหลง จายไฟ 5.28 จากรปู 5.10 b) ถา สวติ ชในตาํ แหนง open อินพตุ ของอนิ เวอรเตอรจ ะไดรับลอจกิ อะไร 5.29 จากรูปที่ 5.11 a) ถา สวติ ชใ นตําแหนง open กระแสไหลผา นตัวตา นทานอยางไร 5.30 จากรปู ท่ี 5.34 ตัวตานทาน R1 เรยี กวา อะไร 5.31 จากรูปท่ี 5.34 ถาสวิตช SW1 open ปด อินพุตท่ีเขา อินเวอรเ ตอรจ ะเปน ลอจิกใด และหลอดLED จะสวา งหรอื ไม 5.32 จากรปู ท่ี 5.34 ถาสวิตช SW1 open อนิ พตุ ท่ีเขาอินเวอรเ ตอรจะเปนลอจิกใด และหลอดLED จะสวา งหรอื ไม 5.33 การตอสวิตชแ บบมกี ารทํา debouncing ดังรปู ท่ี 5.13 b) และ c) เราเรียกตวั ฟลปิ ฟลอปวาอะไร 5.34 เอาตพ ุตของไอซี TTL สามารถขบั อนิ พตุ ของ CMOS ได แตตอ งนําตวั ตา นทานมาตออยางไร 5.35 ตัวเกตของ CMOS สามารถขบั อินพุตของไอซี LS-TTL ไดหรอื ไม 5.36 ไอซี CMOS อนุกรม 4000 เอาตพุตของมนั สามารถขับอินพตุ ของ standard TTL ไดก ีต่ ัว 5.37 ไอซี TTL เกตทีเ่ อาตพตุ เปน แบบ open-collector จะตอ งมีตัวตา นทานมาตออยา งไรกบั เอาตพุต 5.38 จากรูปที่ 5.23 วงจรจะเปนอยา งไร ถา อนิ พตุ ของอินเวอรเ ตอรเปน Low 5.39 จากรปู ที่ 5.25 a) วงจรจะเปน อยางไร ถาอินพุตของอินเวอรเตอรเ ปน High รูปที่ 5.34 ปญ หาการเช่ือมตอ 135

136