หน่วยที่ 1 รูปร่างสัญญาณไฟฟ้าและค่าพารามิเตอร์

เอกสารประกอบการเรียน วชิ า วงจรพัลสแ์ ละสวิตชงิ รหสั วิชา 2105-2006 หนว่ ยการเรยี นท่ี 1รปู รา่ งสัญญาณไฟฟ้าและค่าพารามเิ ตอร์ จัดทาโดย ครูปราณทพิ ย์ ชนวรี จ์ ารณุ ัฐสาขาวิชาอเิ ล็กทรอนิกส์ วทิ ยาลัยเทคนคิ จนั ทบุรีสานกั งานคณะกรรมการการอาชวี ศกึ ษา กระทรวงศึกษาธกิ าร

รปู รา่ งสัญญาณไฟฟา้ และค่าพารามิเตอร์แนวคิด สัญญาณไฟฟ้ามีหลายชนิด แต่ละชนิดก็เกิดขึ้นมาจากแหล่งกาเนิดท่ีแตกต่างกันประกอบด้วยฟังก์ชันต่าง ๆ หลายฟังก์ชันรวมกัน ท่ีเรียกว่า ฟังก์ชันสัญญาณไฟฟ้า เช่น ฟังก์ชันขัน้ บนั ได ฟังกช์ ันลาดเอยี ง ฟังกช์ ันเอ็กซ์โพเนนเชียล ซึ่งเม่ือนาฟังก์ชันต่าง ๆ มารวมกันจะได้รูปคล่ืนสัญญาณ เช่น รูปคล่ืนสี่เหลี่ยมจัตุรัส รูปคล่ืนพัลส์ รูปคล่ืนสามเหล่ียม รูปคลื่นฟันเล่ือยรปู คลื่นอินทิเกรต รูปคลื่นดิฟเฟอเรนชิเอต ยกเว้นรูปคล่ืนไซน์ จะเป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกาเนิดสญั ญาณต่าง ๆ ทางธรรมชาติ นอกจากนนั้ ยงั มีคา่ พารามเิ ตอร์ทเี่ ราจาเป็นจะต้องรู้สาหรับรูปคลื่นพัลส์ทางทฤษฎี เช่น ค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของพัลส์ (Peak Voltage : VP) ค่าขอบขาข้ึน (Rise Time: tr) ค่าขอบขาลง (FallTime : tf) ช่วงเวลาที่เกิดพัลส์ (Time Pulse : tP) ช่วงเวลาท่ีไม่เกิดพัลส์ (Time Space : tS) ช่วงความถี่การเกิดพัลส์ซ้า (Pulse Repetition Frequency : prf) และช่วงเวลาการเกิดพัลส์ซ้า (PulseRepetition Time : prt) และค่าพารามิเตอร์สาหรับรูปคล่ืนพัลส์ทางปฏิบัติบางค่าท่ีเพ่ิมเติมข้ึนมา เช่น ความกว้างของพัลส์ (Pulse Width : PW) ค่าแรงดันเฉล่ียของคลื่นพัลส์ (Average Voltage : Eav ) ค่าความลาดเอียงของพลั ส์ (Fractional Tilt : Ft)สาระการเรียนรู้ 1. ฟงั กช์ ันสญั ญาณไฟฟา้ 2. รูปคลน่ื สญั ญาณ 3. รปู คลื่นพลั ส์ในทางทฤษฎี 4. รปู คลน่ื พัลส์ในทางปฏบิ ัติ

จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ จุดประสงค์ทั่วไป 1. เพื่อใหม้ คี วามรู้ ความเขา้ ใจเก่ยี วกับค่าพารามเิ ตอร์ ฟังก์ชันของ สัญญาณไฟฟา้ ชนิดต่าง ๆ รปู คลื่นพัลส์ในทางทฤษฎีและปฏิบตั ิ 2. เพอื่ ให้มีกิจนสิ ัยในการพัฒนาคุณธรรม จรยิ ธรรม จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. บอกความหมายของฟงั ก์ชันของสัญญาณไฟฟา้ แบบต่าง ๆ ได้ 2. บอกส่วนประกอบของรปู คล่ืนสญั ญาณไฟฟ้าแบบต่าง ๆ ได้ 3. อธิบายส่วนประกอบของรปู คลืน่ พัลส์ในทางทฤษฎแี ละปฏบิ ตั ไิ ด้ 4. คานวณหาค่าพารามเิ ตอร์รูปคลน่ื พลั ส์ในทางทฤษฎีและปฏิบัติได้ 5. มีการพัฒนาคุณธรรม จริยธรรม และคุณลักษณะอันพึงประสงค์ท่ีผู้สอนสามารถสังเกตเห็นได้ในด้านมนุษยสัมพันธ์ มีวินัยใช้วัสดุอุปกรณ์ ความรับผิดชอบ ตรงต่อเวลาละเอียดรอบคอบ มคี วามกระตือรอื ร้นในการทางาน เช่อื มัน่ ในตนเอง ซอ่ื สตั ย์สุจรติ สนใจใฝ่รู้ รกั สามัคคี

1.ฟังก์ชนั สญั ญาณไฟฟา้ ฟงั ก์ชนั สญั ญาณไฟฟ้า (Electrical Signal Function) หมายถงึ ความสมั พนั ธ์ของปรมิ าณ2 ปริมาณ โดยที่ปริมาณหนึ่งขึ้นอยู่กับการเปล่ียนแปลงของอีกปริมาณหน่ึง เช่น ปริมาณของแรงดันเมื่อเทียบกับเวลา หรือปริมาณของกระแสเม่ือเทียบกับเวลา ฟังก์ชันท่ีเป็นองค์ประกอบสาคัญท่ีทาให้เกิดรูปคล่ืนแบบต่าง ๆ ได้แก่ ฟังก์ชันขั้นบันได (Step Function) ฟังก์ชันลาดเอียง(Ramp Function) และฟงั กช์ ันเอก็ ซโ์ พเนนเชยี ล (Exponential Function) 1.1 ฟังก์ชันขั้นบันได (Step Function) หมายถึง ฟังก์ชันที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับแบบทนั ทีทนั ใดจากระดบั สญั ญาณคงท่ีค่าหนึ่งไปยงั ระดับสัญญาณคงทีอ่ กี ค่าหน่ึง การเปลี่ยนแปลงมี2 แบบ คือ การเปล่ยี นแปลงท่มี ีระดับเพม่ิ ขึน้ เรยี กวา่ ฟงั กช์ ันขน้ั บนั ไดขาขึ้น และการเปล่ียนแปลงทม่ี ีระดับลดลง เรยี กว่า ฟงั ก์ชันขัน้ บันไดขาลง f(t) f(t) ttก. ฟงั ก์ชนั ข้ันบันไดขาข้นึ ข. ฟงั ก์ชนั ข้นั บันไดขาลงรปู ท่ี 1.1 ฟงั ก์ชนั ข้นั บันได 1.2 ฟงั กช์ นั ลาดเอยี ง (Ramp Function) หมายถึง ฟงั ก์ชันทมี่ ลี ักษณะการเพิ่มขึ้นหรือลดลงเป็นเชิงเส้น (Linear) เม่ือเทียบกับเวลา มีการเปลี่ยนแปลง 2 แบบ คือ การเปลี่ยนแปลงความลาดเอียงเพิ่มขึ้น เรียกว่า ฟังก์ชันลาดเอียงขึ้น และการเปลี่ยนแปลงความลาดเอียงลดลง เรียกว่าฟังก์ชันลาดเอียงลง

f(t) f(t) ttก. ฟงั ก์ชันลาดเอยี งข้ึน ข. ฟงั ก์ชนั ลาดเอยี งลง รูปที่ 1.2 ฟงั ก์ชนั ลาดเอียง 1.3 ฟังก์ชันเอ็กซ์โพเนนเชียล (Exponential Function) หมายถึง ฟังก์ชันท่ีมีการเพิ่มข้ึนแบบเอก็ ซ์โพเนนเชยี ลหรือลดลงแบบเอก็ ซ์โพเนนเชียล เมือ่ เทียบกบั เวลามีการเปลี่ยนแปลง2 แบบ คือ การเปลี่ยนแปลงเอ็กซ์โพเนนเชียลเพิ่มข้ึน เรียกว่า ฟังก์ชันเอ็กซ์โพเนนเชียลบวกและการเปล่ียนแปลงเอก็ ซ์โพเนนเชยี ลลดลง เรยี กว่า ฟังก์ชันเอ็กซโ์ พเนนเชียลลบf(t) f(t) ttก. ฟงั ก์ชนั เอก็ ซ์โพเนนเชียลบวก ข. ฟงั กช์ ันเอก็ ซ์โพเนนเชียลลบ รปู ท่ี 1.3 ฟังกช์ นั เอ็กซโ์ พเนนเชยี ล

2.รูปคลืน่ สัญญาณ รูปคล่ืนสัญญาณจากแหล่งกาเนิดสัญญาณต่าง ๆ ทางธรรมชาติ คือ รูปคลื่นไซน์ ซึ่งคือคล่นื เสียงบรสิ ทุ ธ์ิ แต่ถ้าเรานาเอาฟังก์ชันสัญญาณทางไฟฟ้าท่ีกล่าวมาแล้วในหัวข้อท่ี 1 มารวมกันกจ็ ะทาให้เกิดรปู คลืน่ สญั ญาณทางไฟฟา้ ชนิดต่าง ๆ เพ่ิมขึ้น เช่น รปู คล่นื สเ่ี หลย่ี ม รูปคล่ืนสี่เหล่ียมจัตุรัส หรือรูปคล่ืนพัลส์ รูปคลื่นสามเหล่ียม หรือรูปคลื่นฟันเล่ือย รูปคล่ืนเอ็กซ์โพเนนเชียลรปู คลืน่ อินทิเกรต และรูปคลืน่ ดฟิ เฟอเรนชิเอต 2.1 รปู คลื่นไซน์ (Sine Wave) หมายถงึ รูปคลื่นสัญญาณท่ีมีการเปล่ียนแปลงทางความสูงของคลื่น ทั้งทางแรงดันเพมิ่ ขน้ึ ด้านบวกและทางแรงดนั ลดลงด้านลบจนถึงค่าแรงดันสูงสุดของแต่ละด้าน จะเกิดการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดันมาทางด้านบวกสลับกับทางด้านลบอยู่ตลอดเวลา แสดงดงั รูปที่ 1.4บวก บวก t t ลบ ลบ รูปที่ 1.4 รปู คล่ืนไซน์ 2.2 รูปคล่ืนสี่เหล่ียม (Rectangular Wave) หมายถึง รูปคล่ืนท่ีเกิดจากการรวมกันของฟังก์ชันข้ันบนั ไดขาขึน้ กับข้ันบนั ไดขาลง หรอื อาจเกิดจากการรวมกันของคล่ืนไซน์ท่ีมีความถี่มูล-ฐาน (Fundamental Frequency) กับความถี่ฮาร์โมนิกคี่ (Odd Harmonic Frequency) เช่น ฮาร์โมนิกท่ี 3,5,7 ย่ิงมีการรวมรูปคลื่นไซน์มาก ก็จะทาให้ได้รูปคล่ืนที่มีลักษณะคล้ายรูปคล่ืนสี่เหลี่ยมมากรูปคล่นื ส่ีเหลี่ยมทไี่ ดจ้ ากการรวมกันของคลน่ื ไซน์ที่มฮี าร์โมนกิ คี่ 3,5,7 แสดงดังรปู ท่ี 1.5

4/ π VA ความถ่มี ูลฐาน VO 1 VB(4 / 3π) ฮาร์โมนิกท่ี 3 VC(4 / 5 π) ฮาร์โมนกิ ท่ี 5(4 /V7 πD) ฮารโ์ มนิกที่ 7 รูปท่ี 1.5 รูปคล่นื ส่ีเหลี่ยมทไ่ี ดจ้ ากการรวมกนั ของรปู คลน่ื ไซน์ทม่ี ฮี าร์โมนกิ คี่ 3,5,7 ทีม่ า : กาพล ทองเรือง. ทฤษฎีและการออกแบบวงจรพัลส์. (หน้าที่ 25) สาหรับรูปคลื่นส่ีเหล่ียม ที่เกิดจากการรวมกันของฟังก์ชันขั้นบันไดขาข้ึน กับข้ันบันไดขาลง แบ่งได้เป็น 2 ลักษณะ แสดงดังรูปท่ี 1.6 ก. และ1.6 ข. ได้แก่ รูปคล่ืนส่ีเหลี่ยมจัตุรัส (SquareWave) จะมลี กั ษณะคอื ช่วงเวลาท่ีเกิดคล่ืน (tP) กับช่วงเวลาที่ไม่เกิดคล่ืน (tS) จะมีค่าเท่ากัน แสดงดังรูปที่ 1.6 ก. และรูปคลื่นพัลส์ (Pulse Wave) จะมีลักษณะคือ ช่วงเวลาท่ีเกิดคล่ืน (tP) กับช่วงเวลาท่ีไมเ่ กิดคลนื่ (tS) จะมคี า่ ไมเ่ ทา่ กัน แสดงดงั รูปที่ 1.6 ข. + เทา่ กบั tp ts t รูปคลนื่ ส่ีเหลย่ี มจตั รุ สัฟงั ก์ชนั ขั้นบันไดขาขึน้ ฟงั ก์ชนั ข้ันบบนั ไดขาลง ก. รปู คลื่นสี่เหลี่ยมจตั ุรสั

+ เทา่ กับ tp ts t รปู คลน่ื พลั ส์ฟงั ก์ชนั ขั้นบนั ไดขาขนึ้ ฟงั กช์ นั ข้นั บันไดขาลง ข. รูปคลน่ื พลั ส์ รูปที่ 1.6 ลกั ษณะรปู คลืน่ สเ่ี หล่ยี ม 2.3 รูปคล่ืนสามเหลี่ยม (Triangular Wave) หมายถึง รูปคลื่นที่เกิดจากการรวมกันของฟงั กช์ ันลาดเอยี งขึ้นกับฟงั กช์ ันลาดเอยี งลง ซ่ึงจะมมี ุมลาดเอียงทง้ั ข้นึ และลงเทา่ กนัแสดงดังรูปท่ี 1.7 เท่ากบั + รปู คลน่ื สามเหลย่ี ม tฟังกช์ ันลาดเอยี งข้นึ ฟังก์ชนั ลาดเอยี งลง รูปที่ 1.7 รปู คลนื่ สามเหลย่ี ม 2.4 รปู คลืน่ ฟนั เล่ือย (Sawtooth Wave) หมายถึง รูปคล่ืนท่ีเกิดจากการรวมกันของฟังก์ชันลาดเอยี งขึ้นกับฟงั ก์ชันข้ันบันไดขาลง แสดงดงั รูปที่ 1.8 + เท่ากับฟงั กช์ นั ลาดเอียงข้ึน ฟงั กช์ นั ขน้ั บนั ไดขาลง t T รูปคลน่ื ฟันเลอ่ื ย รูปที่ 1.8 รูปคลื่นฟนั เลอ่ื ย

2.5 รูปคล่ืนเอ็กซ์โพเนนเชียล (Exponential Wave) หมายถึง รูปคล่ืนที่เกิดจากการรวมของฟังก์ชันเอ็กซ์โพเนนเชียลบวกซึ่งมีลักษณะลาดข้ึน และฟังก์ชันเอ็กซ์โพเนนเชียลลบซ่ึงมีลักษณะลาดลง หรอื เรยี กอกี อยา่ งวา่ รปู คลืน่ อินทเิ กรต (Integrate Wave) แสดงดงั รูปที่ 1.9 + เท่ากบั t ฟงั กช์ ันเอก็ ซโ์ พเนนเชียลบวก ฟังกช์ ันเอก็ ซ์โพเนนเชยี ลลบ รปู คลน่ื อนิ ทเิ กรต รูปที่ 1.9 รปู คล่ืนเอ็กซโ์ พเนนเชียลหรือรปู คลนื่ อนิ ทิเกรต 2.6 รูปคล่ืนดิฟเฟอร์เรนชิเอต (Differentiate Wave) หมายถึง รูปคล่ืนท่ีเกิดจากการรวมของฟังก์ชันข้ันบันไดขาขึ้นกับฟังก์ชันเอ็กซ์โพเนนเชียลลบ และฟังก์ชันขั้นบันไดขาลงกับฟังกช์ ันเอก็ ซ์โพเนนเชียลบวก แสดงดงั รปู ท่ี 1.10 + รวมกบั + เท่ากบัฟงั กช์ นั ขน้ั ฟงั กช์ นั เอก็ ซ์ ฟงั ก์ชันข้ัน ฟงั ก์ชันเอ็กซ์ tบนั ไดขาขึ้น โพเนนเชยี ลลบ บันไดขาลง โพเนนเชียลบวก รูปคล่ืนดิฟเฟอเรนชิเอต รปู ที่ 1.10 รูปคล่นื ดฟิ เฟอเรนชิเอต3.รูปคลื่นพลั ส์ในทางทฤษฎี สาหรับรูปคลื่นพัลส์ในทางทฤษฎี เพื่อให้การใช้งานเป็นไปได้อย่างถูกต้องเราจาเป็นต้องทราบสว่ นประกอบต่าง ๆ ของรูปคล่ืนพัลส์ แสดงดงั รูปที่ 1.11

แรงดนั (V) ขอบขาขึน้ 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 รูปท่ี 1.11 รูปคลื่นพัลสท์ างทฤษฎี จากรูปท่ี 1.11 แสดงรูปคลื่นพัลส์ทางทฤษฎี หรอื ทีเ่ ราเรยี กว่ารปู คลืน่ พลั ส์ทางอุดมคติทม่ี ีสว่ นประกอบและค่าพารามเิ ตอร์ (Parameter) ต่าง ๆ ดังตอ่ ไปนี้ 1) ค่าแรงดนั สงู สุดของพัลส์ (Peak Voltage : VP) คือระดับแรงดันพัลส์สงู สุดเมื่อเทยี บกับ กราวด์ 2) ขอบขาข้ึน (Rise Time : tr) คือขอบขาพัลส์ที่เปลย่ี นสัญญาณจากระดบั ตา่ ไปยังระดบั สงู 3) ขอบขาลง (Fall Time : tf) คอื ขอบขาพัลส์ท่ีเปล่ียนสญั ญาณจากระดับสูงไปยังระดบั ต่า 4) ช่วงเวลาที่เกิดพัลส์ (Time Pulse : tP) คือช่วงทเ่ี กิดพลั ส์ระยะเวลาตง้ั แต่ขอบขาขนึ้ ถึง ขอบขาลงของพัลส์ลูกเดยี วกนั มหี นว่ ยเปน็ วนิ าที 5) ช่วงเวลาทีไ่ ม่เกดิ พลั ส์(Time Space : tS) คือช่วงเวลาที่ไม่เกดิ พลั ส์มีระยะตัง้ แตข่ อบขา ลง ของพัลส์ลูกหนงึ่ ไปถงึ ขอบขาขนึ้ ของพัลสอ์ กี ลกู หนง่ึ มีหนว่ ยเป็นวินาที 6) ช่วงความถ่กี ารเกิดพัลส์ซ้า (Pulse Repetition Frequency : prf) คือจานวนพัลสท์ ่เี กิดข้ึน ซา้ ภายในเวลา 1 วินาที มีหน่วยเป็นเฮริ ์ต (Hz) หาไดจ้ ากสมการดงั น้ี prf = 1 Hz (สมการท่ี 1-1) T เมือ่ prf คือช่วงความถีก่ ารเกดิ พลั ส์ซา้ มหี น่วยเป็นเฮิร์ต (Hz) T คือคาบเวลาของพัลส์ มีหนว่ ยเปน็ วินาที (sec)7) ช่วงเวลาการเกิดพลั สซ์ า้ (Pulse Repetition Time : prt) คือคาบเวลาของพลั ส์ (Time Period : T) โดยนับจากขอบขาขึน้ ของพลั สล์ ูกแรกไปจนถึงขอบขาขึน้ ของพัลส์ ลูกตอ่ ไปมีหนว่ ยเปน็ วินาที หาไดจ้ ากสมการดงั นี้

prt = tp  ts = T sec (สมการที่ 1-2) เมือ่ prt คือชว่ งเวลาการเกิดพัลส์ซ้า มหี น่วยเป็นวินาที (sec) T คือคาบเวลาของพัลส์ มหี นว่ ยเป็นวนิ าที (sec) tP คือชว่ งเวลาทเี่ กิดพัลส์ มีหน่วยเปน็ วนิ าที (sec) tS คอื ช่วงเวลาทไ่ี มเ่ กดิ พลั ส์ มหี น่วยเปน็ วินาที (sec) เขียนสมการความสัมพันธ์ระหว่างช่วงความถ่ีการเกิดพัลส์ซ้า กับช่วงเวลาการเกิดพัลส์ซ้าได้ดงั นี้ prf = 1 = 1 = 1 Hz (สมการที่ 1-3) prt tp  ts T เมอ่ื prf คือชว่ งความถีก่ ารเกิดพัลส์ซ้า มีหนว่ ยเป็นเฮิรต์ (Hz) prt คือช่วงเวลาการเกดิ พลั ส์ซ้า มหี น่วยเปน็ วินาที (sec) T คอื คาบเวลาของพัลส์ มีหนว่ ยเป็นวินาที (sec) tP คือชว่ งเวลาทเ่ี กดิ พัลส์ มีหนว่ ยเปน็ วินาที (sec) tS คือชว่ งเวลาท่ไี มเ่ กดิ พัลส์ มีหน่วยเป็นวินาที (sec) 8) ค่าแรงดันเฉลี่ยของพัลส์ (Average Voltage : Eav) คือแรงดันไฟตรงซ่ึงเกิดจากค่าเฉล่ียของรูปคล่ืนพัลส์ มีหน่วยเปน็ โวลต์ หาได้จากสมการดงั นี้ tp  Vp prt = VEav (สมการที่ 1-4) เม่ือ Eav คือคา่ แรงดนั เฉลยี่ ของพลั ส์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) prt คือช่วงเวลาการเกิดพัลส์ซ้า มีหนว่ ยเปน็ วินาที (sec) tP คอื ช่วงเวลาท่เี กิดพัลส์ มหี น่วยเป็นวนิ าที (sec) VP คอื แรงดันสูงสดุ ของพลั ส์ มีหนว่ ยเปน็ โวลต์ (V) 9) ค่าดิวตีไซเคิล (Duty Cycle : D) คือ ค่าอัตราส่วนท่ีเป็นร้อยละของช่วงเวลาที่เกิดพัลส์ (tP) กับชว่ งเวลาท่ไี มเ่ กิดพลั ส์ (tS) หาไดจ้ ากสมการดงั น้ี D = Eav 100 % (สมการท่ี 1-5) Vp

หรอื D = tp 100 % (สมการท่ี 1-6) prtเม่อื D คือค่าดิวตไี ซเคลิ มหี นว่ ยเป็นเปอรเ์ ซน็ ต์ (%) Eav คือคา่ แรงดันเฉลี่ยของพลั ส์ มหี น่วยเป็นโวลต์ (V) prt คือชว่ งเวลาการเกิดพัลส์ซา้ มีหน่วยเป็นวินาที (sec) tP คอื ชว่ งเวลาท่เี กิดพลั ส์ มีหน่วยเป็นวนิ าที (sec) VP คือแรงดนั สูงสุดของพลั ส์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)ตัวอย่างท่ี 1.1 จากรูปท่ี 1.12 จงคานวณหาค่าพารามเิ ตอร์ต่าง ๆ ของรปู คลน่ื พัลส์ทางอุดมคติก. ชว่ งเวลาที่เกดิ พัลส์ (tP) ข. ช่วงเวลาที่ไมเ่ กิดพลั ส์ (tS)ค. ช่วงเวลาการเกดิ พลั สซ์ ้า (prt) ง. ชว่ งความถก่ี ารเกดิ พัลสซ์ า้ (prf)จ. คา่ แรงดนั สงู สุดของพัลส์ (VP) ฉ. คา่ แรงดันเฉลยี่ ของพัลส์ (Eav)ช. คา่ ดิวตไี ซเคลิ (D)แรงดัน (V)14 เวลา (msec)12 8 4 0 0 4 8 12 16 20 รูปท่ี 1.12 รูปคล่นื พัลสท์ างอดุ มคติ ตอบวธิ ีทา ก. หาช่วงเวลาท่ีเกิดพลั ส์ tP = 6 - 0  tP = 6 msecข. ชว่ งเวลาทไ่ี ม่เกดิ พลั ส์ ts = (14 – 6) msec  t s = 8 msec ตอบค. ชว่ งเวลาการเกิดพลั สซ์ ้า prt = tP + tS = (6 + 8) msec  prt = 14 msec ตอบ

ง. ชว่ งความถีก่ ารเกิดพลั ส์ซา้ prf = 1 prt = 1= 1 14 msec (14 10- 3)sec = 1,000 14  prf = 71.42 Hz ตอบจ. ค่าแรงดันสงู สดุ ของพัลส์ VP = 12 V ตอบฉ. ค่าแรงดันเฉลีย่ ของพลั ส์ E =av tp  Vp prt = 6msec12V ตอบ 14 msec  Eav = 5.14 Vช. คา่ ดิวตีไซเคลิ D = Eav 100 Vp = 5.14V 100 12 V4.รูปคลื่นพลั สใ์ นทางปฏิบตั ิ D = 42.83 % ตอบจากรูปคล่ืนพัลส์ในทางทฤษฎีรูปท่ี 1.11 จะเห็นว่าเป็นคล่ืนรูปสี่เหล่ียมมุมฉาก แต่ในทางปฏิบัติรูปคล่ืนท่ีได้จะไม่เป็นส่ีเหล่ียมมุมฉากเหมือนรูปคล่ืนพัลส์ในทางทฤษฎี เนื่องจากอาจมีสัญญาณรบกวน ซึ่งเกิดจากความคลาดเคลื่อนของเคร่ืองมือหรืออุปกรณ์ ดังนั้นในการหาค่าพารามิเตอร์ (Parameter) ของคล่ืนพัลส์ในทางปฏิบัติ จึงจาเป็นต้องกาหนดจุดการวัดที่ระดับแรงดนั 10 % และระดับแรงดัน 90 % ของรปู คลื่นพลั ส์ แสดงดงั รปู ที่ 1.13 แรงดัน (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 รปู คลนื่ พลั สใ์ นทางปฏิบัติ

จากรูปท่ี 1.13 แสดงรูปคลื่นพัลส์ในทางปฏิบัติ พัลส์มีส่วนประกอบและค่าพารามิเตอร์(Parameter) ตา่ ง ๆ ดังต่อไปน้ี 1) ชว่ งเวลาขอบขาข้ึน (Rise Time : tr) คือช่วงระยะเวลาเร่ิมตั้งแต่ระดับแรงดัน 10 % จนถึงคา่ ระดับแรงดัน 90 % ของคลน่ื พลั ส์ มหี น่วยเปน็ วินาที (sec) 2) ช่วงเวลาขอบขาลง (Fall Time : tf) คือช่วงระยะเวลาเริ่มต้ังแตร่ ะดบั แรงดัน 90 % ลง มาถึงค่าระดบั แรงดนั 10 % ของคลืน่ พัลส์ มหี น่วยเปน็ วนิ าที (sec) 3) ความกวา้ งของพัลส์ (Pulse Width : PW) คือคา่ ความกว้างของพลั ส์วดั จากคา่ ความกวา้ ง พัลส์ท่ีมรี ะดับแรงดนั เปน็ 50 % ของค่าแรงดันสูงสุด มีหนว่ ยเปน็ วนิ าที (sec) 4) ค่าแรงดันเฉลี่ยของคลื่นพัลส์ (Average Voltage : Eav) คือคา่ เฉลี่ยทไ่ี ด้จากการคานวณ ค่าระดบั แรงดนั ขอบขาขึ้นท่ี 100 % (E100%) และคา่ ระดับแรงดนั ทข่ี อบขาลงที่ 90% (E90%) มหี น่วยเปน็ โวลต์ (V) หาได้จากสมการดงั นี้= VEav (สมการท่ี 1-7)E100 %  E90 % 2 เมื่อ Eav คือคา่ แรงดันเฉลย่ี ของพลั ส์ มหี น่วยเปน็ โวลต์ (V) E100% คือค่าระดับแรงดันขอบขาข้ึนท่ี 100 % มหี น่วยเป็นโวลต์ (V) E90% คอื ค่าระดบั แรงดันทข่ี อบขาลงท่ี 90% มหี นว่ ยเป็นโวลต์ (V) 5) ค่าความลาดเอียงของพัลส์ (Fractional Tilt : Ft) คือค่าแรงดันเฉล่ียของพัลส์ลดจาก100 % เป็น 90 % ทาใหพ้ ัลส์มลี กั ษณะลาดเอยี งหรือมคี วามชัน หาได้จากสมการดงั นี้E100 %  E90 % 100 (สมการที่ 1-8) E av= %Ftเมือ่ Ft คือคา่ ความลาดเอียงของพลั ส์ มีหนว่ ยเปน็ เปอร์เซ็นต์ (%) Eav คือค่าแรงดนั เฉลย่ี ของพลั ส์ มหี นว่ ยเป็นโวลต์ (V) E100% คือค่าระดับแรงดนั ขอบขาข้ึนที่ 100 % มีหน่วยเปน็ โวลต์ (V) E90% คอื ค่าระดบั แรงดนั ที่ขอบขาลงที่ 90% มีหน่วยเปน็ โวลต์ (V)

ตัวอย่างที่ 1.2 จากรูปท่ี 1.14 จงคานวณหาคา่ พารามเิ ตอร์ตา่ ง ๆ ของรูปคล่นื พลั ส์ทางปฏิบตั ิ ก. คา่ แรงดันเฉลีย่ ของพลั ส์ (Eav) ข. ค่าความลาดเอียงของพัลส์ (Ft) ค. ช่วงเวลาขอบขาข้ึน (tr) ง. ช่วงเวลาขอบขาลง (tf) จ. ชว่ งความกว้างของพลั 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 รปู ที่ 1.14 รปู คล่ืนพัลสท์ างปฏบิ ัติวธิ ีทา ก. คา่ แรงดนั เฉล่ียของพัลส์ (Eav) จากสตู ร E =av E100 %  E90 % แทนค่าในสตู ร 2 = 12V 10V 2  Eav = 11 V ข. คา่ ความลาดเอียงของพลั ส์ (Ft) จากสตู ร F =t E100 %  E90 % 100 Eav แทนคา่ ในสตู ร = 12V 10V 100 11 V  Ft = 18.18 % ค. ชว่ งเวลาขอบขาขึ้น (tr) จากสูตร E10% ของคา่ สงู สุด = Eav 10% 100 แทนค่าในสตู ร = 11V 10% = 1.1 V 100

จากสูตร = Eav  90% E90% ของค่าสงู สุด 100แทนค่าในสูตร = 11V  90% = 9.9 V 100เม่อื นาคา่ แรงดนั ที่คานวณได้ไปเทียบกับค่าเวลาขอบขาข้ึนในรปู ท่ี 1.14 จะไดด้ ังน้ีแรงดัน 10 % = 1.1 V เท่ากับเวลาประมาณ 1.1 secแรงดัน 90 % = 9.9 V เท่ากบั เวลาประมาณ 3.25 sec ช่วงเวลาขอบขาขึ้น (tr) = (3.25 – 1.1) sec = 2.15 secง. ช่วงเวลาขอบขาลง (tf) จากรปู แรงดัน 90 % ของค่าสูงสุด = 9.9 Vและค่าแรงดนั 10 % ของคา่ สงู สุด = 1.1 Vเมอ่ื นาค่าแรงดันทคี่ านวณได้ไปเทยี บกบั ค่าเวลาขอบขาลงในรูปท่ี 1.14 จะได้ดังน้ีแรงดัน 90 % = 9.9 V เทา่ กับเวลาประมาณ 10.75 secแรงดัน 10 % = 1.1 V เท่ากบั เวลาประมาณ 12.75 sec ชว่ งเวลาขอบขาลง (tf) = (12.75-10.75) sec = 2 secจ. ช่วงความกว้างของพัลส์ (PW)จากสูตร E50% ของค่าสูงสุด = Eav  50% 100แทนค่าในสตู ร = 11V  50% = 5.5 V 100เม่อื นาคา่ แรงดนั ท่ีคานวณได้ไปเทยี บกับค่าเวลาทีแ่ รงดัน 50 % ในรปู ท่ี 1.14จะไดด้ งั น้ีจากรูปที่แรงดัน 50 % = 5.5 V เทา่ กบั เวลาประมาณ 2.25 sec และ 11.5 sec ช่วงความกว้างของพลั ส์ (PW) = (11.5-2.25) sec = 9.25 sec

สรปุ ฟงั ก์ชันสัญญาณไฟฟา้ หมายถึง ความสัมพันธ์ของปรมิ าณ 2 ปริมาณ ที่ปรมิ าณหน่ึงข้ึนอยู่กับการเปล่ยี นแปลงของอีกปริมาณหนึ่ง เช่น ฟังกช์ ันขั้นบันได ฟงั กช์ ันลาดเอยี งฟังกช์ นั เอก็ ซ์โพเนนเชยี ล รูปคล่ืนสัญญาณท่ีเกิดจากแหล่งกาเนิดจากธรรมชาติ คือ รูปคล่ืนไซน์ ส่วนรูปคล่ืนสัญญาณที่เกิดจากการนาฟังก์ชันต่าง ๆ มารวมกัน คือ รูปคลื่นสี่เหลี่ยม รูปคล่ืนส่ีเหล่ียมจตุรัสรูปคล่ืนพัลส์ รูปคลื่นสามเหลี่ยม รูปคลื่นฟันเล่ือย รูปคลื่นเอ็กซ์โพเนนเชียล รูปคลื่นอินทิเกรตรปู คล่นื ดฟิ เฟอเรนชิเอต คลื่นรูปสี่เหล่ียม นอกจากจะได้จากการนาฟังก์ชันสัญญาณไฟฟ้ามารวมกันแล้ว ยังสร้างได้จากการนารูปคล่ืนไซน์ท่มี คี วามถีม่ ูลฐานกับคลื่นไซน์ที่มีความถฮี่ ารโ์ มนิกคีท่ ี่ 3,5,7,9 มารวมกนั ค่าพารามิเตอร์ของรูปคล่ืนพัลส์ในทางทฤษฎี ท่ีควรรู้ คือ ค่าแรงดันสูงสุดของพัลส์ ค่าขอบขาขึ้น ค่าขอบขาลง ค่าช่วงเวลาท่เี กดิ พลั ส์ ค่าชว่ งเวลาท่ไี มเ่ กดิ คา่ ช่วงความถ่ีการเกิดพัลส์ซ้าค่าช่วงเวลาการเกดิ พลั สซ์ ้า คา่ แรงดนั เฉลี่ยของพัลส์ และค่าดิวตีไซเคลิ รูปคล่ืนพัลส์ในทางปฏิบัติ จะมีรูปร่างไม่เป็นคลื่นส่ีเหล่ียมมุมฉากเหมือนรูปคล่ืนพัลส์ในทางทฤษฎี การกาหนดค่าพารามิเตอร์ของคล่ืนพัลส์ จึงกาหนดจุดการวัดท่ีระดับแรงดัน 10 %และระดับแรงดนั 90 % ของรปู คล่ืนพลั ส์ ลักษณะของรปู ร่างสัญญาณไฟฟา้ แบบต่าง ๆ มคี วามสาคัญมากสาหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทัง้ ในการส่ือสาร การทางานของวงจรอนาล็อก วงจรดิจติ อลคอมพวิ เตอร์ วงจรเคร่ืองใช้ตา่ ง ๆ