หน่วยที่ 1 รูปร่างสัญญาณไฟฟ้าและค่าพารามิเตอร์

วงจรพลั ส์และสวิตชงิ - 1 - รูปร่างสัญญาณไฟฟ้ าและค่าพารามเิ ตอร์แนวคดิ สัญญาณไฟฟ้ ามีหลายชนิด แต่ละชนิดก็เกิดข้ึนมาจากแหล่งกาเนิดที่แตกต่างกันประกอบดว้ ยฟังกช์ นั ต่าง ๆ หลายฟังกช์ นั รวมกนั ที่เรียกวา่ ฟังกช์ นั สัญญาณไฟฟ้ า เช่น ฟังกช์ นัข้นั บนั ได ฟังกช์ นั ลาดเอียง ฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชียล ซ่ึงเม่ือนาฟังกช์ นั ต่าง ๆ มารวมกนั จะไดร้ ูปคลื่นสัญญาณ เช่น รูปคลื่นสี่เหลี่ยมจตั ุรัส รูปคล่ืนพลั ส์ รูปคลื่นสามเหลี่ยม รูปคล่ืนฟันเล่ือยรูปคล่ืนอินทิเกรต รูปคลื่นดิฟเฟอเรนชิเอต ยกเวน้ รูปคล่ืนไซน์ จะเป็ นคล่ืนที่เกิดจากแหล่งกาเนิดสัญญาณต่าง ๆ ทางธรรมชาติ นอกจากน้นั ยงั มีค่าพารามิเตอร์ท่ีเราจาเป็ นจะตอ้ งรู้สาหรับรูปคลื่นพลั ส์ทางทฤษฎี เช่น ค่าแรงดนั ไฟฟ้ าสูงสุดของพลั ส์ (Peak Voltage : VP) ค่าขอบขาข้ึน (Rise Time: tr) ค่าขอบขาลง (FallTime : tf) ช่วงเวลาท่ีเกิดพลั ส์ (Time Pulse : tP) ช่วงเวลาที่ไม่เกิดพลั ส์ (Time Space : tS) ช่วงความถ่ีการเกิดพลั ส์ซ้า (Pulse Repetition Frequency : prf) และช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้า (PulseRepetition Time : prt) และค่าพารามิเตอร์สาหรับรูปคลื่นพลั ส์ทางปฏิบตั ิบางค่าท่ีเพิ่มเติมข้ึนมา เช่น ความกวา้ งของพลั ส์ (Pulse Width : PW) ค่าแรงดนั เฉล่ียของคลื่นพลั ส์ (Average Voltage : Eav ) ค่าความลาดเอียงของพลั ส์ (Fractional Tilt : Ft)สาระการเรียนรู้ 1. ฟังกช์ นั สัญญาณไฟฟ้ า 2. รูปคลื่นสัญญาณ 3. รูปคลื่นพลั ส์ในทางทฤษฎี 4. รูปคลื่นพลั ส์ในทางปฏิบตั ิ

วงจรพลั ส์และสวิตชงิ - 2 -จุดประสงค์การเรียนรู้ จุดประสงค์ทว่ั ไป 1. เพอ่ื ใหม้ ีความรู้ ความเขา้ ใจเกี่ยวกบั ค่าพารามิเตอร์ ฟังกช์ นั ของ สัญญาณไฟฟ้ าชนิดต่าง ๆ รูปคลื่นพลั ส์ในทางทฤษฎีและปฏิบตั ิ 2. เพอ่ื ใหม้ ีกิจนิสัยในการพฒั นาคุณธรรม จริยธรรม จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. บอกความหมายของฟังกช์ นั ของสญั ญาณไฟฟ้ าแบบต่าง ๆ ได้ 2. บอกส่วนประกอบของรูปคล่ืนสญั ญาณไฟฟ้ าแบบตา่ ง ๆ ได้ 3. อธิบายส่วนประกอบของรูปคล่ืนพลั ส์ในทางทฤษฎีและปฏิบตั ิได้ 4. คานวณหาค่าพารามิเตอร์รูปคลื่นพลั ส์ในทางทฤษฎีและปฏิบตั ิได้ 5. มีการพฒั นาคุณธรรม จริยธรรม และคุณลกั ษณะอนั พึงประสงค์ที่ผสู้ อนสามารถสังเกตเห็นไดใ้ นด้านมนุษยสัมพนั ธ์ มีวินัยใช้วสั ดุอุปกรณ์ ความรับผิดชอบ ตรงต่อเวลาละเอียดรอบคอบ มีความกระตือรือร้นในการทางาน เช่ือมน่ั ในตนเอง ซื่อสตั ยส์ ุจริต สนใจใฝ่ รู้ รักสามคั คี

วงจรพลั ส์และสวิตชิง - 3 -1.ฟังก์ชันสัญญาณไฟฟ้ า ฟังกช์ นั สญั ญาณไฟฟ้ า (Electrical Signal Function) หมายถึง ความสมั พนั ธ์ของปริมาณ2 ปริมาณ โดยที่ปริมาณหน่ึงข้ึนอยู่กบั การเปล่ียนแปลงของอีกปริมาณหน่ึง เช่น ปริมาณของแรงดนั เมื่อเทียบกบั เวลา หรือปริมาณของกระแสเมื่อเทียบกบั เวลา ฟังก์ชนั ท่ีเป็ นองคป์ ระกอบสาคญั ท่ีทาให้เกิดรูปคลื่นแบบต่าง ๆ ไดแ้ ก่ ฟังก์ชนั ข้นั บนั ได (Step Function) ฟังกช์ นั ลาดเอียง(Ramp Function) และฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชียล (Exponential Function) 1.1 ฟังกช์ นั ข้นั บนั ได (Step Function) หมายถึง ฟังกช์ นั ท่ีมีการเปล่ียนแปลงระดบั แบบทนั ทีทนั ใดจากระดบั สัญญาณคงที่คา่ หน่ึงไปยงั ระดบั สัญญาณคงท่ีอีกค่าหน่ึง การเปล่ียนแปลงมี2 แบบ คือ การเปลี่ยนแปลงที่มีระดบั เพิม่ ข้ึน เรียกวา่ ฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาข้ึน และการเปลี่ยนแปลงที่มีระดบั ลดลง เรียกวา่ ฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาลง f(t) f(t) ttก. ฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาข้ึน ข. ฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาลงรูปที่ 1.1 ฟังกช์ นั ข้นั บนั ได 1.2 ฟังกช์ นั ลาดเอียง (Ramp Function) หมายถึง ฟังกช์ นั ท่ีมีลกั ษณะการเพิ่มข้ึนหรือลดลงเป็ นเชิงเส้น (Linear) เมื่อเทียบกบั เวลา มีการเปล่ียนแปลง 2 แบบ คือ การเปลี่ยนแปลงความลาดเอียงเพ่ิมข้ึน เรียกว่า ฟังก์ชันลาดเอียงข้ึน และการเปล่ียนแปลงความลาดเอียงลดลง เรียกว่าฟังกช์ นั ลาดเอียงลง

วงจรพลั ส์และสวิตชิง - 4 -f(t) f(t) ttก. ฟังกช์ นั ลาดเอียงข้ึน ข. ฟังกช์ นั ลาดเอียงลง รูปที่ 1.2 ฟังกช์ นั ลาดเอียง 1.3 ฟังกช์ นั เอ็กซ์โพเนนเชียล (Exponential Function) หมายถึง ฟังก์ชนั ที่มีการเพ่ิมข้ึนแบบเอก็ ซ์โพเนนเชียลหรือลดลงแบบเอก็ ซ์โพเนนเชียล เม่ือเทียบกบั เวลามีการเปล่ียนแปลง2 แบบ คือ การเปล่ียนแปลงเอ็กซ์โพเนนเชียลเพิ่มข้ึน เรียกวา่ ฟังก์ชนั เอก็ ซ์โพเนนเชียลบวกและการเปล่ียนแปลงเอก็ ซ์โพเนนเชียลลดลง เรียกวา่ ฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชียลลบf(t) f(t) ttก. ฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชียลบวก ข. ฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชียลลบ รูปที่ 1.3 ฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชียล

วงจรพลั ส์และสวติ ชงิ - 5 -2.รูปคลนื่ สัญญาณ รูปคลื่นสัญญาณจากแหล่งกาเนิดสัญญาณต่าง ๆ ทางธรรมชาติ คือ รูปคลื่นไซน์ ซ่ึงคือคล่ืนเสียงบริสุทธ์ิ แต่ถา้ เรานาเอาฟังก์ชนั สัญญาณทางไฟฟ้ าที่กล่าวมาแลว้ ในหวั ขอ้ ที่ 1 มารวมกนักจ็ ะทาใหเ้ กิดรูปคลื่นสญั ญาณทางไฟฟ้ าชนิดต่าง ๆ เพมิ่ ข้ึน เช่น รูปคลื่นส่ีเหล่ียม รูปคล่ืนส่ีเหลี่ยมจตั ุรัส หรือรูปคล่ืนพลั ส์ รูปคล่ืนสามเหลี่ยม หรือรูปคล่ืนฟันเล่ือย รูปคลื่นเอ็กซ์โพเนนเชียลรูปคลื่นอินทิเกรต และรูปคล่ืนดิฟเฟอเรนชิเอต 2.1 รูปคล่ืนไซน์ (Sine Wave) หมายถึง รูปคล่ืนสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงทางความสูงของคล่ืน ท้งั ทางแรงดนั เพมิ่ ข้ึนดา้ นบวกและทางแรงดนั ลดลงดา้ นลบจนถึงค่าแรงดนั สูงสุดของแต่ละดา้ น จะเกิดการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดนั มาทางดา้ นบวกสลบั กบั ทางดา้ นลบอยตู่ ลอดเวลา แสดงดงั รูปท่ี 1.4บวก บวก t t ลบ ลบ รูปท่ี 1.4 รูปคล่ืนไซน์ 2.2 รูปคล่ืนสี่เหล่ียม (Rectangular Wave) หมายถึง รูปคล่ืนท่ีเกิดจากการรวมกนั ของฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาข้ึนกบั ข้นั บนั ไดขาลง หรืออาจเกิดจากการรวมกนั ของคลื่นไซน์ท่ีมีความถ่ีมูล-ฐาน (Fundamental Frequency) กบั ความถี่ฮาร์โมนิกค่ี (Odd Harmonic Frequency) เช่น ฮาร์โมนิกท่ี 3,5,7 ยง่ิ มีการรวมรูปคล่ืนไซน์มาก ก็จะทาให้ไดร้ ูปคล่ืนท่ีมีลกั ษณะคลา้ ยรูปคล่ืนส่ีเหลี่ยมมากรูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่ไดจ้ ากการรวมกนั ของคลื่นไซน์ที่มีฮาร์โมนิกคี่ 3,5,7 แสดงดงั รูปท่ี 1.5

วงจรพลั ส์และสวิตชงิ - 6 -4/ π VA ความถี่มลู ฐาน VO 1 VB(4 / 3π) ฮาร์โมนิกที่ 3 VC(4 / 5 π) ฮาร์โมนิกท่ี 5(4 /V7 πD) ฮาร์โมนิกท่ี 7 รูปท่ี 1.5 รูปคล่ืนส่ีเหล่ียมท่ีไดจ้ ากการรวมกนั ของรูปคล่ืนไซน์ที่มีฮาร์โมนิกคี่ 3,5,7 ที่มา : กาพล ทองเรือง. ทฤษฎีและการออกแบบวงจรพลั ส์. (หนา้ ที่ 25) สาหรับรูปคล่ืนส่ีเหลี่ยม ท่ีเกิดจากการรวมกนั ของฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาข้ึน กบั ข้นั บนั ไดขาลง แบ่งไดเ้ ป็ น 2 ลกั ษณะ แสดงดงั รูปที่ 1.6 ก. และ1.6 ข. ไดแ้ ก่ รูปคลื่นสี่เหล่ียมจตั ุรัส (SquareWave) จะมีลกั ษณะคือ ช่วงเวลาที่เกิดคล่ืน (tP) กบั ช่วงเวลาที่ไม่เกิดคลื่น (tS) จะมีค่าเท่ากนั แสดงดงั รูปท่ี 1.6 ก. และรูปคลื่นพลั ส์ (Pulse Wave) จะมีลกั ษณะคือ ช่วงเวลาท่ีเกิดคล่ืน (tP) กบั ช่วงเวลาท่ีไมเ่ กิดคลื่น (tS) จะมีคา่ ไมเ่ ทา่ กนั แสดงดงั รูปที่ 1.6 ข. + เท่ากบั tp ts t รูปคลื่นส่ีเหล่ียมจตั ุรัสฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาข้ึน ฟังกช์ นั ข้นั บบนั ไดขาลง ก. รูปคล่ืนสี่เหล่ียมจตั ุรัส

วงจรพลั ส์และสวิตชงิ - 7 - + เท่ากบั tp ts t รูปคล่ืนพลั ส์ฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาข้ึน ฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาลง ข. รูปคล่ืนพลั ส์ รูปที่ 1.6 ลกั ษณะรูปคลื่นสี่เหล่ียม 2.3 รูปคล่ืนสามเหลี่ยม (Triangular Wave) หมายถึง รูปคล่ืนที่เกิดจากการรวมกนั ของฟังกช์ นั ลาดเอียงข้ึนกบั ฟังกช์ นั ลาดเอียงลง ซ่ึงจะมีมุมลาดเอียงท้งั ข้ึนและลงเทา่ กนัแสดงดงั รูปที่ 1.7 เท่ากบั + รูปคลื่นสามเหลี่ยม tฟังกช์ นั ลาดเอียงข้ึน ฟังกช์ นั ลาดเอียงลง รูปที่ 1.7 รูปคลื่นสามเหลี่ยม 2.4 รูปคล่ืนฟันเล่ือย (Sawtooth Wave) หมายถึง รูปคลื่นที่เกิดจากการรวมกนั ของฟังกช์ นัลาดเอียงข้ึนกบั ฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาลง แสดงดงั รูปท่ี 1.8 + เท่ากบัฟังกช์ นั ลาดเอียงข้ึน ฟังกช์ นั ข้นั บนั ไดขาลง t T รูปคลื่นฟันเลื่อย รูปที่ 1.8 รูปคล่ืนฟันเล่ือย

วงจรพลั ส์และสวติ ชิง - 8 - 2.5 รูปคล่ืนเอ็กซ์โพเนนเชียล (Exponential Wave) หมายถึง รูปคลื่นท่ีเกิดจากการรวมของฟังก์ชันเอ็กซ์โพเนนเชียลบวกซ่ึงมีลกั ษณะลาดข้ึน และฟังก์ชันเอ็กซ์โพเนนเชียลลบซ่ึงมีลกั ษณะลาดลง หรือเรียกอีกอยา่ งวา่ รูปคลื่นอินทิเกรต (Integrate Wave) แสดงดงั รูปท่ี 1.9 + เทา่ กบั t ฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชียลบวก ฟังกช์ นั เอก็ ซโ์ พเนนเชียลลบ รูปคล่ืนอินทิเกรต รูปที่ 1.9 รูปคล่ืนเอก็ ซ์โพเนนเชียลหรือรูปคลื่นอินทิเกรต 2.6 รูปคล่ืนดิฟเฟอร์เรนชิเอต (Differentiate Wave) หมายถึง รูปคล่ืนที่เกิดจากการรวมของฟังก์ชันข้นั บนั ไดขาข้ึนกบั ฟังก์ชันเอ็กซ์โพเนนเชียลลบ และฟังก์ชันข้นั บนั ไดขาลงกบัฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชียลบวก แสดงดงั รูปท่ี 1.10 + รวมกบั + เท่ากบัฟังกช์ นั ข้นั ฟังกช์ นั เอก็ ซ์ ฟังกช์ นั ข้นั ฟังกช์ นั เอก็ ซ์ tบนั ไดขาข้ึน โพเนนเชียลลบ บนั ไดขาลง โพเนนเชียลบวก รูปคล่ืนดิฟเฟอเรนชิเอต รูปที่ 1.10 รูปคลื่นดิฟเฟอเรนชิเอต3.รูปคลน่ื พลั ส์ในทางทฤษฎี สาหรับรูปคลื่นพลั ส์ในทางทฤษฎี เพื่อให้การใชง้ านเป็ นไปไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ งเราจาเป็ นตอ้ งทราบส่วนประกอบต่าง ๆ ของรูปคล่ืนพลั ส์ แสดงดงั รูปที่ 1.11

วงจรพลั ส์และสวติ ชิง - 9 -แรงดนั (V) ขอบขาข้ึน tr ขอบขาลง tf4 3 2 532 Vp 11 Eav Time 4 Time Pulse Space เวลา (Sec)0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 tp ts prt 7 รูปที่ 1.11 รูปคลื่นพลั ส์ทางทฤษฎี จากรูปที่ 1.11 แสดงรูปคลื่นพลั ส์ทางทฤษฎี หรือท่ีเราเรียกวา่ รูปคล่ืนพลั ส์ทางอุดมคติที่มีส่วนประกอบและคา่ พารามิเตอร์ (Parameter) ตา่ ง ๆ ดงั ตอ่ ไปน้ี 1) คา่ แรงดนั สูงสุดของพลั ส์ (Peak Voltage : VP) คือระดบั แรงดนั พลั ส์สูงสุดเม่ือเทียบกบั กราวด์ 2) ขอบขาข้ึน (Rise Time : tr) คือขอบขาพลั ส์ท่ีเปลี่ยนสญั ญาณจากระดบั ต่าไปยงั ระดบั สูง 3) ขอบขาลง (Fall Time : tf) คือขอบขาพลั ส์ที่เปลี่ยนสญั ญาณจากระดบั สูงไปยงั ระดบั ต่า 4) ช่วงเวลาท่ีเกิดพลั ส์ (Time Pulse : tP) คือช่วงท่ีเกิดพลั ส์ระยะเวลาต้งั แตข่ อบขาข้ึนถึง ขอบขาลงของพลั ส์ลูกเดียวกนั มีหน่วยเป็นวนิ าที 5) ช่วงเวลาที่ไม่เกิดพลั ส์(Time Space : tS) คือช่วงเวลาที่ไมเ่ กิดพลั ส์มีระยะต้งั แตข่ อบขา ลง ของพลั ส์ลูกหน่ึงไปถึงขอบขาข้ึนของพลั ส์อีกลูกหน่ึง มีหน่วยเป็นวินาที 6) ช่วงความถี่การเกิดพลั ส์ซ้า (Pulse Repetition Frequency : prf) คือจานวนพลั ส์ที่เกิดข้ึน ซ้าภายในเวลา 1 วนิ าที มีหน่วยเป็นเฮิร์ต (Hz) หาไดจ้ ากสมการดงั น้ี prf = 1 Hz (สมการท่ี 1-1) T เมื่อ prf คือช่วงความถ่ีการเกิดพลั ส์ซ้า มีหน่วยเป็นเฮิร์ต (Hz) T คือคาบเวลาของพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec)7) ช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้า (Pulse Repetition Time : prt) คือคาบเวลาของพลั ส์ (Time Period : T) โดยนบั จากขอบขาข้ึนของพลั ส์ลูกแรกไปจนถึงขอบขาข้ึนของพลั ส์ ลูกตอ่ ไปมีหน่วยเป็นวนิ าที หาไดจ้ ากสมการดงั น้ี

วงจรพลั ส์และสวติ ชงิ - 10 - prt = tp  ts = T sec (สมการท่ี 1-2) เมื่อ prt คือช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้า มีหน่วยเป็นวินาที (sec) T คือคาบเวลาของพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) tP คือช่วงเวลาที่เกิดพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) tS คือช่วงเวลาที่ไมเ่ กิดพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) เขียนสมการความสัมพนั ธ์ระหวา่ งช่วงความถ่ีการเกิดพลั ส์ซ้า กบั ช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้าไดด้ งั น้ี prf = 1 = 1 = 1 Hz (สมการที่ 1-3) prt tp ts T เม่ือ prf คือช่วงความถี่การเกิดพลั ส์ซ้า มีหน่วยเป็นเฮิร์ต (Hz) prt คือช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้า มีหน่วยเป็นวินาที (sec) T คือคาบเวลาของพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) tP คือช่วงเวลาที่เกิดพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) tS คือช่วงเวลาท่ีไม่เกิดพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) 8) ค่าแรงดนั เฉลี่ยของพลั ส์ (Average Voltage : Eav) คือแรงดนั ไฟตรงซ่ึงเกิดจากค่าเฉล่ียของรูปคล่ืนพลั ส์ มีหน่วยเป็นโวลต์ หาไดจ้ ากสมการดงั น้ี tp  Vp prt = VEav (สมการท่ี 1-4) เม่ือ Eav คือค่าแรงดนั เฉล่ียของพลั ส์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) prt คือช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้า มีหน่วยเป็นวินาที (sec) tP คือช่วงเวลาที่เกิดพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) VP คือแรงดนั สูงสุดของพลั ส์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) 9) ค่าดิวตีไซเคิล (Duty Cycle : D) คือ ค่าอตั ราส่วนท่ีเป็ นร้อยละของช่วงเวลาท่ีเกิดพลั ส์ (tP) กบั ช่วงเวลาที่ไมเ่ กิดพลั ส์ (tS) หาไดจ้ ากสมการดงั น้ี D = Eav 100 % (สมการท่ี 1-5) Vp

วงจรพลั ส์และสวิตชงิ - 11 -หรือ D = tp 100 % (สมการท่ี 1-6) prtเมื่อ D คือค่าดิวตีไซเคิล มีหน่วยเป็ นเปอร์เซ็นต์ (%) Eav คือค่าแรงดนั เฉล่ียของพลั ส์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) prt คือช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้า มีหน่วยเป็นวินาที (sec) tP คือช่วงเวลาท่ีเกิดพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) VP คือแรงดนั สูงสุดของพลั ส์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)ตวั อยา่ งที่ 1.1 จากรูปที่ 1.12 จงคานวณหาค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของรูปคลื่นพลั ส์ทางอุดมคติก. ช่วงเวลาที่เกิดพลั ส์ (tP) ข. ช่วงเวลาที่ไมเ่ กิดพลั ส์ (tS)ค. ช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้า (prt) ง. ช่วงความถ่ีการเกิดพลั ส์ซ้า (prf)จ. ค่าแรงดนั สูงสุดของพลั ส์ (VP) ฉ. คา่ แรงดนั เฉล่ียของพลั ส์ (Eav)ช. ค่าดิวตีไซเคิล (D)แรงดนั (V)14 เวลา (msec)12 8 4 0 0 4 8 12 16 20 รูปท่ี 1.12 รูปคล่ืนพลั ส์ทางอุดมคติ ตอบวธิ ีทา ก. หาช่วงเวลาท่ีเกิดพลั ส์ tP = 6 - 0  tP = 6 msecข. ช่วงเวลาที่ไม่เกิดพลั ส์ ts = (14 – 6) msec  ts = 8 msec ตอบค. ช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้า prt = tP + tS = (6 + 8) msec  prt = 14 msec ตอบ

วงจรพลั ส์และสวิตชิง - 12 -ง. ช่วงความถ่ีการเกิดพลั ส์ซ้า prf = 1 prt = 1= 1 14 msec (1410- 3)sec = 1,000 14  prf = 71.42 Hz ตอบจ. คา่ แรงดนั สูงสุดของพลั ส์ VP = 12 V ตอบฉ. คา่ แรงดนั เฉลี่ยของพลั ส์ E = tp  Vp av prt = 6msec12V ตอบ 14 msec  Eav = 5.14 Vช. คา่ ดิวตีไซเคิล D = Eav 100 Vp = 5.14V 100 12 V4.รูปคลน่ื พลั ส์ในทางปฏบิ ัติ D = 42.83 % ตอบจากรูปคลื่นพลั ส์ในทางทฤษฎีรูปท่ี 1.11 จะเห็นวา่ เป็ นคล่ืนรูปสี่เหลี่ยมมุมฉาก แต่ในทางปฏิบตั ิรูปคล่ืนท่ีไดจ้ ะไม่เป็ นสี่เหลี่ยมมุมฉากเหมือนรูปคลื่นพลั ส์ในทางทฤษฎี เน่ืองจากอาจมีสัญญาณรบกวน ซ่ึงเกิดจากความคลาดเคลื่อนของเคร่ืองมือหรืออุปกรณ์ ดงั น้ันในการหาค่าพารามิเตอร์ (Parameter) ของคล่ืนพลั ส์ในทางปฏิบตั ิ จึงจาเป็ นตอ้ งกาหนดจุดการวดั ที่ระดบัแรงดนั 10 % และระดบั แรงดนั 90 % ของรูปคล่ืนพลั ส์ แสดงดงั รูปที่ 1.13 แรงดนั (V) E100%100% E90% 90% Rise Time(tr) Fall Time (tf) 1 Pulse Wave 250% Pulse Width Space Width Amplitude (PW) 310% เวลา (sec)0% Pulse Repletion Time รูปที่ 1.13 รูปคล่ืนพลั ส์ในทางปฏิบตั ิ

วงจรพลั ส์และสวิตชงิ - 13 - จากรูปท่ี 1.13 แสดงรูปคลื่นพลั ส์ในทางปฏิบตั ิ พลั ส์มีส่วนประกอบและค่าพารามิเตอร์(Parameter) ตา่ ง ๆ ดงั ต่อไปน้ี 1) ช่วงเวลาขอบขาข้ึน (Rise Time : tr) คือช่วงระยะเวลาเร่ิมต้งั แตร่ ะดบั แรงดนั 10 % จนถึงค่าระดบั แรงดนั 90 % ของคลื่นพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) 2) ช่วงเวลาขอบขาลง (Fall Time : tf) คือช่วงระยะเวลาเริ่มต้งั แตร่ ะดบั แรงดนั 90 % ลง มาถึงค่าระดบั แรงดนั 10 % ของคลื่นพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) 3) ความกวา้ งของพลั ส์ (Pulse Width : PW) คือค่าความกวา้ งของพลั ส์วดั จากค่าความกวา้ ง พลั ส์ที่มีระดบั แรงดนั เป็น 50 % ของคา่ แรงดนั สูงสุด มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) 4) ค่าแรงดนั เฉลี่ยของคล่ืนพลั ส์ (Average Voltage : Eav) คือค่าเฉล่ียท่ีไดจ้ ากการคานวณ ค่าระดบั แรงดนั ขอบขาข้ึนท่ี 100 % (E100%) และคา่ ระดบั แรงดนั ท่ีขอบขาลงท่ี 90% (E90%) มีหน่วยเป็ นโวลต์ (V) หาไดจ้ ากสมการดงั น้ี= VEav (สมการท่ี 1-7)E100%  E90% 2 เมื่อ Eav คือคา่ แรงดนั เฉล่ียของพลั ส์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) E100% คือค่าระดบั แรงดนั ขอบขาข้ึนท่ี 100 % มีหน่วยเป็ นโวลต์ (V) E90% คือคา่ ระดบั แรงดนั ท่ีขอบขาลงท่ี 90% มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) 5) ค่าความลาดเอียงของพลั ส์ (Fractional Tilt : Ft) คือค่าแรงดนั เฉลี่ยของพลั ส์ลดจาก100 % เป็น 90 % ทาใหพ้ ลั ส์มีลกั ษณะลาดเอียงหรือมีความชนั หาไดจ้ ากสมการดงั น้ี= %Ft (สมการที่ 1-8)E100%  E90% 100 Eavเม่ือ Ft คือคา่ ความลาดเอียงของพลั ส์ มีหน่วยเป็นเปอร์เซ็นต์ (%) Eav คือคา่ แรงดนั เฉลี่ยของพลั ส์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) E100% คือคา่ ระดบั แรงดนั ขอบขาข้ึนท่ี 100 % มีหน่วยเป็ นโวลต์ (V) E90% คือค่าระดบั แรงดนั ท่ีขอบขาลงท่ี 90% มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)

วงจรพลั ส์และสวติ ชิง - 14 -ตวั อยา่ งท่ี 1.2 จากรูปที่ 1.14 จงคานวณหาคา่ พารามิเตอร์ต่าง ๆ ของรูปคลื่นพลั ส์ทางปฏิบตั ิ ก. ค่าแรงดนั เฉลี่ยของพลั ส์ (Eav) ข. คา่ ความลาดเอียงของพลั ส์ (Ft) ค. ช่วงเวลาขอบขาข้ึน (tr) ง. ช่วงเวลาขอบขาลง (tf) จ. ช่วงความกวา้ งของพลั ส์ (PW) แรงดนั (v) E100% 12 11 10 E90% 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 เวลา (sec) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 รูปที่ 1.14 รูปคลื่นพลั ส์ทางปฏิบตั ิวธิ ีทา ก. ค่าแรงดนั เฉล่ียของพลั ส์ (Eav) จากสูตร Eav = E100%  E90% แทนค่าในสูตร 2  Eav = 12V 10V 2 ข. คา่ ความลาดเอียงของพลั ส์ (Ft) = 11 V จากสูตร F =t E100%  E90% 100 Eav แทนค่าในสูตร = 12V 10V 100 11 V  Ft = 18.18 % ค. ช่วงเวลาขอบขาข้ึน (tr) จากสูตร E10% ของคา่ สูงสุด = Eav 10% 100 แทนคา่ ในสูตร = 11V 10% = 1.1 V 100

วงจรพลั ส์และสวิตชิง - 15 -จากสูตร = Eav  90% E90% ของคา่ สูงสุด 100แทนค่าในสูตร = 11V 90% = 9.9 V 100เม่ือนาค่าแรงดนั ที่คานวณไดไ้ ปเทียบกบั ค่าเวลาขอบขาข้ึนในรูปท่ี 1.14 จะไดด้ งั น้ีแรงดนั 10 % = 1.1 V เท่ากบั เวลาประมาณ 1.1 secแรงดนั 90 % = 9.9 V เทา่ กบั เวลาประมาณ 3.25 sec ช่วงเวลาขอบขาข้ึน (tr) = (3.25 – 1.1) sec = 2.15 secง. ช่วงเวลาขอบขาลง (tf) จากรูปแรงดนั 90 % ของค่าสูงสุด = 9.9 Vและค่าแรงดนั 10 % ของคา่ สูงสุด = 1.1 Vเม่ือนาค่าแรงดนั ที่คานวณไดไ้ ปเทียบกบั คา่ เวลาขอบขาลงในรูปที่ 1.14 จะไดด้ งั น้ีแรงดนั 90 % = 9.9 V เท่ากบั เวลาประมาณ 10.75 secแรงดนั 10 % = 1.1 V เทา่ กบั เวลาประมาณ 12.75 sec ช่วงเวลาขอบขาลง (tf) = (12.75-10.75) sec = 2 secจ. ช่วงความกวา้ งของพลั ส์ (PW)จากสูตร E50% ของคา่ สูงสุด = Eav  50% 100แทนค่าในสูตร = 11V  50% = 5.5 V 100เม่ือนาคา่ แรงดนั ที่คานวณไดไ้ ปเทียบกบั คา่ เวลาที่แรงดนั 50 % ในรูปท่ี 1.14จะไดด้ งั น้ีจากรูปที่แรงดนั 50 % = 5.5 V เท่ากบั เวลาประมาณ 2.25 sec และ 11.5 sec ช่วงความกวา้ งของพลั ส์ (PW) = (11.5-2.25) sec = 9.25 sec

วงจรพลั ส์และสวิตชงิ - 16 -สรุป ฟังกช์ นั สญั ญาณไฟฟ้ า หมายถึง ความสมั พนั ธ์ของปริมาณ 2 ปริมาณ ท่ีปริมาณหน่ึงข้ึนอยู่กบั การเปล่ียนแปลงของอีกปริมาณหน่ึง เช่น ฟังกช์ นั ข้นั บนั ได ฟังกช์ นั ลาดเอียงฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชียล รูปคลื่นสัญญาณที่เกิดจากแหล่งกาเนิดจากธรรมชาติ คือ รูปคล่ืนไซน์ ส่วนรูปคลื่นสัญญาณท่ีเกิดจากการนาฟังก์ชันต่าง ๆ มารวมกนั คือ รูปคล่ืนส่ีเหลี่ยม รูปคลื่นสี่เหล่ียมจตุรัสรูปคล่ืนพลั ส์ รูปคลื่นสามเหล่ียม รูปคลื่นฟันเลื่อย รูปคล่ืนเอก็ ซ์โพเนนเชียล รูปคลื่นอินทิเกรตรูปคล่ืนดิฟเฟอเรนชิเอต คล่ืนรูปสี่เหล่ียม นอกจากจะไดจ้ ากการนาฟังก์ชนั สัญญาณไฟฟ้ ามารวมกนั แลว้ ยงั สร้างไดจ้ ากการนารูปคลื่นไซน์ที่มีความถ่ีมูลฐานกบั คล่ืนไซนท์ ่ีมีความถ่ีฮาร์โมนิกคี่ที่ 3,5,7,9 มารวมกนั ค่าพารามิเตอร์ของรูปคล่ืนพลั ส์ในทางทฤษฎี ที่ควรรู้ คือ ค่าแรงดนั สูงสุดของพลั ส์ ค่าขอบขาข้ึน คา่ ขอบขาลง ค่าช่วงเวลาที่เกิดพลั ส์ คา่ ช่วงเวลาที่ไม่เกิด ค่าช่วงความถี่การเกิดพลั ส์ซ้าค่าช่วงเวลาการเกิดพลั ส์ซ้า คา่ แรงดนั เฉลี่ยของพลั ส์ และค่าดิวตีไซเคิล รูปคลื่นพลั ส์ในทางปฏิบตั ิ จะมีรูปร่างไม่เป็ นคลื่นส่ีเหล่ียมมุมฉากเหมือนรูปคลื่นพลั ส์ในทางทฤษฎี การกาหนดค่าพารามิเตอร์ของคลื่นพลั ส์ จึงกาหนดจุดการวดั ท่ีระดบั แรงดนั 10 %และระดบั แรงดนั 90 % ของรูปคล่ืนพลั ส์ ลกั ษณะของรูปร่างสัญญาณไฟฟ้ าแบบตา่ ง ๆ มีความสาคญั มากสาหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ท้งั ในการส่ือสาร การทางานของวงจรอนาลอ็ ก วงจรดิจิตอลคอมพิวเตอร์ วงจรเคร่ืองใชต้ า่ ง ๆ