หน่วยที่ 7 วงจรชมิตทริกเกอร์Qr

หน่วยที่ 7วงจรชมติ ต์ทริกเกอร์จัดทาโดย ครปู ราณทพิ ย์ ชนวรี จ์ ารณุ ฐั

วชิ า วงจรพัลส์และสวติ ชงิ 2105-2006 หนว่ ยท่ี 7 วงจรชมิตตท์ รกิ เกอร์สาระการเรยี นรู้ 1. วงจรชมิตตท์ รกิ เกอร์ 2. วงจรชมิตตท์ ริกเกอรท์ ่ีใชท้ รานซิสเตอร์ 3. สภาวะฮิสเตอรร์ ซี สิจุดประสงค์การเรยี นรู้ จุดประสงค์ทวั่ ไป 1. เพอ่ื ให้นักเรยี นมีความรู้ และเข้าใจเก่ียวกบั วงจรชมิตต์ทรกิ เกอร์ 2. เพอ่ื ให้มีกจิ นิสัยในการพัฒนาคุณธรรม จริยธรรมหน่วยที่ 7 วงจรชมติ ตท์ ริกเกอร์ 1-15

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวิตชงิ 2105-2006จดุ ประสงค์เชงิ พฤตกิ รรม1. บอกความหมายของวงจรชมติ ต์ทริกเกอร์ได้2. อธบิ ายการทางานของวงจรชมิตต์ทรกิ เกอร์ทีใ่ ช้ทรานซสิ เตอรไ์ ด้3. บอกความหมายของสภาวะฮิสเตอรร์ ีซสิ ได้4. มกี ารพัฒนาคุณธรรม จริยธรรม และคณุ ลักษณะอันพงึ ประสงค์ที่ผสู้ อน สามารถสังเกตเห็นได้ในด้านมนุษยสัมพันธ์ มวี นิ ยั ใชว้ ัสดอุ ุปกรณ์ ความ รบั ผิดชอบ ตรงตอ่ เวลาละเอียดรอบคอบ มคี วามกระตอื รือร้นในการทางาน เชือ่ มัน่ ในตนเอง ซ่ือสตั ยส์ ุจรติ สนใจใฝ่รู้ รักสามัคคีหนว่ ยท่ี 7 วงจรชมิตต์ทริกเกอร์ 2-15

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวติ ชงิ 2105-20061 วงจรชมิตทริกเกอร์ วงจรชมิตต์ทริกเกอร์ (Schmitt Trigger Circuit) หรืออาจเรียกอีกอยา่ งว่าตัวเปรียบเทียบใหม่ (Regenerative Comparator) วงจรจะอาศัยการทางานที่ระดับแรงดันอินพุต 2 ค่า ควบคุมการเปลี่ยนแปลงสภาวะเสถียรของวงจร โดยใช้ความแตกต่างกันของระดับแรงดันไฟ 2 ระดับ จึงเป็นวงจรสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์อีกแบบท่ีนยิ มนามาใช้งาน เพื่อใช้เป็นตัวสร้างสัญญาณส่ีเหล่ียมจากสัญญาณอินพุตท่ีมีรปู แบบสัญญาณหลาย ๆ รูปแบบหน่วยท่ี 7 วงจรชมิตตท์ ริกเกอร์ 3-15

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวิตชิง 2105-2006 +V แสดงวงจรชมติ ตท์ ริกเกอร์ ทส่ี ญั ญาณรปู แบบต่างๆ + เช่น สญั ญาณรูปคลื่นไซน์ สญั ญาณรปู คล่นื สามเหล่ยี ม t สญั ญาณรปู คล่ืนฟันเล่อื ย หรอื สญั ญาณรูปคล่ืนสีเ่ หล่ียมVin 0 ทผี่ ดิ เพย้ี น - t +V t + VinVin 0 Vout + t Vout 0 - - +Vin 0 -V - t +Vin 0 รูป วงจรชมิตตท์ รกิ เกอร์ - -Vหน่วยที่ 7 วงจรชมิตตท์ รกิ เกอร์ 4-15

วิชา วงจรพัลส์ และ สวิตชงิ 2105-2006ตาแหน่งการทางานของวงจรชมิตต์ทริกเกอรท์ ร่ี ูปคล่ืนแบบต่าง ๆ UTP LTP UTP LTPInput Input t tOutput Output t tรูป อินพตุ เป็นรปู คลื่นไซน์ รูป อนิ พุตเป็นรปู คลื่นสามเหล่ียม UTP LTP UTP LTPInput t Input tOutput Output t tรูป อนิ พตุ เปน็ รปู คล่ืนฟันเลือ่ ย รูป อินพุตเป็นรูปคล่ืนพัลส์หนว่ ยท่ี 7 วงจรชมติ ทรกิ เกอร์ 5-15

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวติ ชงิ 2105-2006 2. วงจรชมิตตท์ รกิ เกอรท์ ่ีใชท้ รานซิสเตอร์ วงจรชมิตต์ทริกเกอร์ท่ีใช้ทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ 2 ตัวคือ Q1และQ2 ต่อแบบวงจรอิมิตเตอร์ร่วม (Common Emitter) สภาวะการทางานของวงจรทรานซิสเตอร์ท้ัง 2 ตัวจะทางานสลับกันคือถ้าตัวหนึ่งทางานอีกตัวหน่ึงจะหยุดทางานหนว่ ยที่ 7 วงจรชมิตตท์ ริกเกอร์ 6-15

วชิ า วงจรพลั ส์ และ สวติ ชงิ 2105-2006 +VCC R2 R5 VR5 R3 R1 Q1 Q2 VCE2Vin Vout R4 VE R6 รปู วงจรชมติ ตท์ ริกเกอรท์ ่ใี ชท้ รานซสิ เตอร์หน่วยที่ 7 วงจรชมิตตท์ รกิ เกอร์ 7-15

วชิ า วงจรพลั ส์ และ สวติ ชิง 2105-2006 +VCC R2 R5 IR5 IR3 IB2 ICQ2 R1 Q1 R3 Q2 IEQ2-ICQ2+IBQ2Vin VB1=0 VEQ1 VEQ2 VOUT= VCE(SAT)+VE IR4 R4 R6 VE Q1ไมน่ ากระแส Q2 นากระแสหน่วยท่ี 7 วงจรชมิตตท์ รกิ เกอร์ 8-15

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวิตชงิ 2105-2006 +VCC R2 IR2 R5 R3 IR1 IBQ1 ICQ2 Q2 OFF VEQ2 VOUT=VCC R1 Q1 VEQ1Vin VB1>(VBE+VE) IEQ1 R4 R6 VE Q1 นากระแส Q2 ไมน่ ากระแส สรุป ค่าแรงดันไฟฟ้า Vin ที่ป้อนใหต้ วั Q1 จนเรมิ่ นากระแสจะเรียกวา่ แรงดันจดุ ชนวนดา้ นสงู (UTP : Upper triggerpoint) และเม่ือลดแรงดันไฟฟ้า Vin จนทาให้ตัว Q1 หยุดนากระแส จะเรียกว่า แรงดันจุดชนวนด้านต่า (LTP : Lowertrigger point)หนว่ ยท่ี 7 วงจรชมิตตท์ รกิ เกอร์ 9-15

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวติ ชิง 2105-2006 UTPVin LTP t VCCVout VCC-VR5 t1 t2 t รปู สญั ญาณเอาต์พุตวงจรชมติ ต์ทริกเกอรท์ ่ีใช้ทรานซสิ เตอร์หนว่ ยท่ี 7 วงจรชมิตทริกเกอร์ 10-15

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวิตชิง 2105-20063. สภาวะฮสิ เตอร์รีซสิ สภาวะฮิสเตอร์รีซิส (Hysteresis) ที่เกิดข้ึนในวงจรชมิตต์ทริกเกอร์หมายถึง ค่าเวลาล้าหลังหรือ การทาให้เกิดการหน่วงเวลาในการเปล่ียนแปลงสภาวะการทางานของวงจร ซึ่งเกิดจากการป้อนกระแสท่ีไหลผ่านจากเอาต์พุตกลับมาเข้าอินพุตใหม่ เป็นแรงดันอินพุตที่จุดชนวนด้านต่า (LTP) มีค่าแรงดันต่ากว่าการเปลี่ยนสภาวะในคร้ังแรกท่ีจุดชนวนด้านสูง (UTP) การเปลี่ยนสภาวะท่ีเกดิ การหนว่ งเวลานี้ อยู่ในชว่ ง UTP และ LTPหน่วยท่ี 7 วงจรชมิตต์ทรกิ เกอร์ 11-15

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวิตชิง 2105-2006 +Vout +Vsat-Vin VH +Vin LTP 0 -Vsat UTP -Vout รูป กราฟแสดงคา่ ฮสิ เตอรร์ ซี สิหนว่ ยที่ 7 วงจรชมิตต์ทรกิ เกอร์ 12-15

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวิตชงิ 2105-2006กราฟแสดงคา่ ฮสิ เตอรร์ ซี สิ กราฟแสดงค่าฮิสเตอร์รีซิส ที่มีแรงดันทาง Vin และทาง Vout ของวงจรชมิตต์ทริกเกอร์ ประกอบด้วยแรงดันจุดชนวนด้านสูง (UTP) และแรงดันจุดชนวนดา้ นต่า (LTP) ซ่ึงค่าความแตกต่างระหว่างจุดทั้งสองน้ี จะเรยี กวา่แรงดนั ฮสิ เตอร์รซี ิส (Hysteresis Voltage :VH)สมการVH = UTP − LTP (สมการท่ี 7-1) แรงดนั ฮสิ เตอร์รซี สิ จะมีระดับความแรงของสัญญาณทส่ี ง่ ออกเอาตพ์ ุต Voutมีคา่ อยู่ระหว่าง + Vsat ถึง - Vsat VH คือแรงดันฮิสเตอรร์ ซี ิส มีหนว่ ยเปน็ โวลต์ (V) UTP คอื ค่าแรงดนั จดุ ชนวนด้านสงู มีหน่วยเปน็ โวลต์ (V) LTP คอื ค่าแรงดันจดุ ชนวนดา้ นตา่ มหี นว่ ยเป็นโวลต์ (V)หน่วยที่ 7 วงจรชมิตต์ทริกเกอร์ 13-15

วิชา วงจรพัลส์ และ สวติ ชิง 2105-2006สรุป วงจรชมิตต์ทริกเกอร์เป็นวงจรท่ีสร้างสัญญาณรูปคล่ืนพัลส์หรือสัญญาณรูปคล่ืนจัตุรัสจากสัญญาณรูปคลื่นใดๆ ไม่ว่าจะเป็นคล่ืนไซน์ คล่ืนสามเหลี่ยม หรือคลื่นฟันเล่ือย รวมท้ังสัญญาณรูปคล่ืนที่เกิดความเพ้ียนหรือถูกรบกวน เมื่อผ่านวงจรน้ีแล้วจะได้สัญญาณรูปคล่ืนจัตุรัสหรือสัญญาณรูปคล่ืนพัลส์ที่สมบูรณ์ โดยความกว้างของสัญญาณรูปคล่ืนจัตุรัสหรือสัญญาณรูปคลื่นพัลส์จะถูกกาหนดโดยค่าจดุ ชนวนดา้ นสงู และจุดชนวนด้านต่า วงจรชมิตต์ทริกเกอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ 2 ตัวคือ Q1 และ Q2 ต่อใช้งานแบบวงจรอิมิตเตอร์ร่วม สภาวะการทางานของวงจรทรานซิสเตอรท์ ้งั 2 ตัวจะทางานสลบั กับคือตัวหนึ่งทางานอกี ตวั หนึง่ หยุดทางานหนว่ ยท่ี 7 วงจรชมติ ตท์ ริกเกอร์ 14-15

วิชา วงจรพัลส์ และ สวิตชิง 2105-2006 สภาวะฮิสเตอร์รซี สิ ที่เกิดข้ึนในวงจรชมิตต์ทรกิ เกอร์ หมายถึง ค่าเวลาล้าหลังหรือ การทาให้เกิดการหน่วงเวลาในการเปลี่ยนแปลงสภาวะการทางานของวงจรซ่ึงเกิดจากการป้อนกระแสที่ไหลผ่านจากเอาต์พุตกลับมาเข้าอินพุตใหม่ เป็นแรงดันอินพุตที่จุดชนวนด้านต่า (LTP) มีค่าแรงดันต่ากว่าการเปลี่ยนสภาวะในคร้ังแรกท่ี จุดชนวนด้านสูง (UTP) การเปลี่ยนสภาวะที่เกิดการหน่วงเวลานี้ อยใู่ นช่วงUTP และ LTP นาวงจรชมิตต์ทริกเกอร์ไปประยุกต์ใช้ในงานทางอิเล็กทรอนิกส์คือ วงจรกาเนิดสัญญาณพัลส์ วงจรสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่เลือกระดับค่าแรงดันในการตัดสนิ ใจได้ วงจรฐานเวลาอตั โนมตั ิในออสซลิ โลสโคปหนว่ ยท่ี 7 วงจรชมิตต์ทริกเกอร์ 15-15