แหล่งจ่ายไฟ ดี.ซี.

46รูปคลนื่ วงจรฟลู เวฟเรคตไิ ฟเออร

47 จากรูปวงจรฟลู เวฟเรคติไฟเออร เมือ่ มสี ญั ญาณซีกบวกเขา ทจี่ ุด A ที่ D1ไดร ับไบแอสตรง ทาํใหไดโอดนํากระแส มีแรงดนั ตกครอม RL และครบวงจรที่จุด C สว นทจ่ี ุด B มศี กั ดาลบเมอื่ เทียบกับจดุA ทําให D2ไดร ับไบแอสกลับ D2ไมนํากระแส และเมอื่ สญั ญาณซกี ลบเขา ท่จี ุด A ทําใหท่ี D1ไมนํากระแส แตท จี่ ดุ B จะมศี กั ดาบวกเมอ่ื เทียบกับจดุ A ทําให D2 นํากระแส มีแรงดนั ตกครอ ม RL และครบวงจรท่จี ุด Cดังน้นั วงจรฟลู เวฟเรคตไิ ฟเออรจ ะใหแ รงดันไฟทเ่ี อาทพ ทุ ทุก ๆ ครง่ึ ไซเคลิ ของแรงดนั ไฟสลบั คา เฉล่ียของแรงดันเอาทพทุ จงึ มคี าเปน สองเทา ของแรงดนั ไฟตรงทไ่ี ดจ ากวงจรฮาลฟ เวฟเรคตไิ ฟเออร แรงดนั เอาทพทุ โดยประมาณ VDC (full wave) = 0.636 VP ถา คิดแรงดันตกครอ มไดโอด แรงดนั เอาทพทุ เทากบั VDC (full wave) = 0.636 (VP-0.7)วงจรบรดิ สเ รคตไิ ฟเออร (Bridge rectifier) วงจรที่ใหส ญั ญาณออกเปน รูปฟลู เวฟ (full wave) อกี แบบหนงึ่ คือวงจรบริดสเรคติไฟเออร แตทตี่ างกนั คือในวงจรบรดิ สจ ะใชไ ดโอด 4 ตวั และหมอแปลงจะเปนแบบไมมีเซน็ เตอรแท็ป รปู วงจรบรดิ สเ รคตไิ ฟเออร

48รปู คล่ืนวงจรบรดิ สตไิ ฟเออร

49จากรูปเมือ่ มสี ัญญาณไฟซีกบวกเขามาทจี่ ดุ A จะทําใหท ี่ D2 และ D4ไดรบั ไบแอสตรง กระแสไฟจะไหลผาน D2 โหลด RL และ D4 ครบวงจรที่จุด B ในขณะเดยี วกนั ที่ D1 และ D3 จะไดรบั ไบแอสกลบัทาํ ใหไ ดโอดไมน าํ กระแส และเมอื่ ท่จี ดุ B มีสญั ญาณไฟซีกบวกเขา มา กระแสจะไหลผานD3 โหลด RLและ D1 ครบวงจรท่จี ุด A แตใ นขณะเดยี วกนั ท่ี D2 และ D4 จะไมน ํากระแส วงจรบริดสจะใหสัญญาณเอาทพ ุทเหมอื นกบั วงจรฟูลเวฟ แรงดันเอาทพทุ โดยประมาณ VDC (full wave) = 0.636 VP ถาคิดแรงดันตกครอมไดโอด แรงดนั เอาทพ ทุ เทา กับ VDC (full wave) = 0.636( VP-1.4)2.5 ไดโอด ไดโอดเปนสว นสําคัญสวนหน่ึงของวงจรอิเลคทรอนคิ สท ่ัวไปในสมยั กอ นไดโอดมักจะเปนแบบหลอดสญู ญากาศ ปจจบุ ันความกา วหนาทางเทคโนโลยีเปนไปอยา งรวดเร็วทําใหสง่ิ ประดษิ ฐชนิดใหม ซ่งึ ทําดว ยสารกึง่ ตวั นําไดเ ขามาแทนที่หลอดสูญญากาศ ไดโอดท่ีทาํ มาจากสารกง่ึ ตัวนาํ มีสองข้วัและมขี นาดเล็กใชงานไดงายชนิดของไดโอด ไดโอดท่ีทําจากสารก่งึ ตัวนําแบงไดต ามชนดิ ของเนือ้ สารท่ีใช เชน เปนชนดิ เยอรมนั เนียม หรือเปน ชนิดซลิ ิกอน นอกจากนไี้ ดโอดยงั แบง ตามลักษณะตามกรรมวิธีทผี่ ลิตคือ 1. ไดโอดชนิดจดุ สัมผัส (Point-contact diode) ไดโอดชนดิ นเ้ี กดิ จากการนําสารเยอรมันเนยี มชนดิ N มาแลว อดั สายเล็ก ๆ ซ่งึ เปน ลวดพลาตนิ ม่ั (Platinum) เสนหนงึ่ เขา ไปเรยี กวา หนวดแมว

50จากนนั้ จงึ ใหก ระแสคาสงู ๆ ไหลผา นรอยตอ ระหวา งสายและผลกึ จะทาํ ใหเกิดสารชนดิ P ข้นึรอบ ๆ รอยสัมผสั ในผลึกเยอรมนั เนยี มดงั รูป ไดโอดชนดิ จดุ สัมผัส2. ไดโอดชนิดหวั ตอ P-N (P-N junction diode) เปนไดโอดท่สี รา งขน้ึ จากการนําสารกึง่ ตวั นํา ชนดิ N มาแลว แพรอนภุ าคอะตอมของสารบางชนดิ เขา ไปในเนื้อสาร P ขนึ้ บางสวน แลวจงึ ตอ ขัว้ ออกใชงาน ไดโอดชนิดนมี้ ีบทบาทในวงจรอิเลคทรอนคิ ส และมีทใี่ ชง านกนั อยาง แพรหลาย ไดโอดชนิดหวั ตอ P-Nลกั ษณะสมบตั ขิ องไดโอดไดโอดท่ใี ชใ นวงจรมสี ญั ญลกั ษณ เปนรูปลกู ศรมขี ดี ขวางไวดังรูป

51 ตวั ลูกศรเปนสญั ญลักษณแ ทนสารก่งึ ตวั นาํ ชนิด P ซึง่ เปน ข้วั อาโนด (ขว้ั บวก) ของไดโอดลูกศรจะช้ีในทิศทางท่ีโฮลเคลอ่ื นท่ี สวนขีดค่ันเปนสารกง่ึ ตวั นาํ ชนิด N ซง่ึ เปนข้ัวคาโถด (ข้ัวลบ)ดังน้นั เราจะสามารถพจิ ารณาวา ไดโอดถูกไบแอสตรงหรอื ไบแอสกลับไดง า ย ๆ โดยพิจารณาดวู า ถา ขว้ัอาโนดมีศักดาไฟฟาเปนบวกมากกวาราคาโถดแลว ไดโอดจะถกู ไบแอสตรง ถาขัว้ อาโนดมศี กั ดาไฟฟาเปน บวกนอยกวา คาโถดกแ็ สดงวา ไดโอดถูกไบแอสกลบั เปรยี บเทียบลกั ษณะสมบัตขิ องไดโอดเมอ่ื ไบแอสตรงและไบแอสกลบั ลักษณะสมบตั ขิ องไดโอดอดุ มคติลกั ษณสมบตั ริ ะหวา งแรงดนั และกระแสของไดโอด เน่อื งจากความตานทานของตัวไดโอด ขึน้ อยกู บั ทศิ ทางการไหลของกระแสไฟฟา ดงั น้นั จงึ ถือวา สิ่งประดษิ ฐ ไดโอดมคี ุณสมบัตไิ มเปนเชงิ เสน ลักษณะ : สมบตั ริ ะหวา งแรงดนั และกระแสจะเปน ตวัแสดงใหเ ห็นความสัมพันธของกระแสที่ไหลผานตวั ไดโอด (ID) กบั คาแรงดันทต่ี กครอมตัวไดโอด(VD) ทงั้ ในทศิ ทางไบแอสตรง และไบแอสกลับดังรปู

52ลกั ษณะ สมบัติทางดานไบแอสตรงจะเริ่มมีกระแสไหลผานไดโอดเมอื่ ใสแ รงดันแกไ ดโอดดว ยคา ๆหนง่ึ แรงดนั นคี้ ือคา แรงดันทเี่ ราเรียกวา แรงดันคัทอิน (cutin voltage) ของไดโอด กราฟลักษณะสัมบัติระหวางแรงดนั และกระแสของวงจรไบแอส เนอื่ งจากไดโอดชนดิ หวั ตอ P-N แบงเปน 2 ชนดิ คือชนิดซิลกิ อนและชนดิ เยอรมนั เนยี ม ดงั น้ันลกั ษณะสมบัตทิ างแรงดนั และกระแสของไดโอดทง้ั สองชนิด จะเหน็ ไดช ดั ดงั ในรูป

53 แรงดันครอ มตัวไดโอดดานไบแอสตรง คากระแสอิ่มตวั ยอนกลบั สําหรับซิลิกอนไดโอดกับของเยอรมันเนยี มไดโอดยังมีคาไมเ ทา กนัดว ยซลิ กิ อนไดโอดมีคา กระแสอม่ิ ตวั นอ ยกวา ของเยอรมนั เนียมไดโอดประมาณ 1000 เทาสําหรบั คาแรงดนั คทั อนิ ทงั้ ของซิลิกอนและเยอรมันเนยี มจะมีคาไมเทา กนั คา แรงดันคทั อนิ ของซิลกิ อนไดโอดมคี าประมาณ 0.6 โวลท สว นของเยอรมันเนยี มไดโอดมคี า ประมาณ 0.2 โวลทผลของอณุ หภมู ิทีม่ ตี อ ไดโอด ผลของอุณหภมู ทิ ่ีมีตอไดโอด เมื่ออณุ หภูมเิ ปล่ยี นแปลงจะมีผลตอ ลักษณะสมบตั ิทางแรงดนัและกระแสของไดโอด เนอื่ งจากสารกง่ึ ตัวนําจะมจี ํานวนโฮล และอเิ ลคตรอนอสิ ระทข่ี ้นึ อยกู บั อณุ หภมู ิส่ิงแวดลอ มดว ย ดงั นนั้ ในการออกแบบวงจรจาํ เปนตอ งทราบวา กระแสไดโอดเมื่อไบแอสกลับ จะเปล่ียนแปลงอยา งไรกับอณุ หภมู ิ และแรงดันครอ มไดโอดขณะไบแอสตรงจะเปลยี่ นแปลงอยางไรกบัอณุ หภมู เิ มื่อกระแสท่ไี หลผา นไดโอดมีคาคงท่ีความตา นทานในตัวไดโอด ความตา นทานในตวั ไดโอดพอทจี่ ะแบงออกตามชนดิ ของแรงดนั ที่ใหก บั ตัวไดโอดซึง่ แยกออกเปนความตา นทานทางไฟตรงหรือทางสรรคตกิ และความตานทานไฟสลบั

54 ความตานทานทางไฟตรง (static resistance) จากลักษณะสมบัติแรงดนั และกระแสของไดโอดจะไมเปนลักษณะเชงิ เส น ดงั น้นั ความตา นทานในตวั ไดโอดจงึ ไมค งที่ จากกฎของโอหมจะไดความตานทานทางไฟตรง ทจี่ ะดทาํ งานขณะไมมสี ญั ญาณอืน่ ใดเขามาเปน แสดงคา ความตานทานในไดโอดทางไฟตรง ความตา นทานทางไฟสลับ (dynamic resistance) เมอ่ื ไดโอดทาํ งานในขณะทมี่ คี าสญั ญาณแรงดันไฟสลบั ขนาดเลก็ ๆ ปอนเขา มาคาความตา นทานท่ีเกิดขน้ึ ทไี่ ดโอดจะเกดิ การเปล่ยี นแปลงตลอดเวลาคาความตา นทานนจี้ ะแตกตา งจากความตา นทานทางไฟตรงเราเรียกคา ความตา นทานนวี้ า ความตานทานทางไฟสลบั การหาคาความตานทานทางไฟสลบั หาคา ไดจ ากคา อตั ราสวนการเปล่ยี นแปลงของแรงดนั ครอมตวั ไดโอดทเี่ ปลยี่ นไปกับคา การเปลี่ยนแปลงของกระแสทไ่ี หลในตวั ไดโอด เน่อื งจากการทาํ งานของไดโอดเมือ่ มีสญั ญาณเขา มา ณ จุดทไี่ ดโอดทํางานก็จะมคี า ไมค งท่ไี มแนน อน เกดิ การเปลยี่ นแปลงตามลกั ษณะสมบัติ แตเมอ่ื คดิ การเปล่ียนแปลงกระแสไบแอสตรงคา เลก็ ๆ ของกระแสและแรงดนั แลวจะสามารถหาคาความตา นทานทางไดนามิคหรือความตานทานตอ ไฟสลบั ไดด งั รูป

55 แสดงการหาความตา นทานทางไฟสลบั การหาคา ความตา นทานนี้อาจทําไดโ ดยการใชส ตู ร Rac เทา กบัซเี นอรไ ดโอด (Zener diode) ซเี นอรไดโอด (Zener diode) ไดโอดธรรมดาเม่ือทําการไบรแอสกลับจนถึงคาแรงดนั พงั จะทําใหเ กดิ การเสยี หายได ซีเนอรไ ดเอดเปน ซิลกิ อนไดโอดชนิดพิเศษที่กระแสยอ นกลับสามารถไหลเฉล่ียทั่วพ้นื ทรี่ อยตอ ของไดโอด จงึ สามารถทนกระแสยอ นกลับไดสูงมาก ดังนัน้ ซีเนอรไดโอดจงึ สามารถใชควบคุมแรงดนั โดยใชแ รงดนั ทีต่ กครอมตวั มันเองเปนตวั ควบคมุ สัญญลักษณของตวั ซีเนอรไ ดโอดเขียนไดด งั รูป สัญญลักษณของซีเนอรไ ดโอด

56 ซเี นอรไดโอดทางอดุ มคตจิ ะควบคมุ แรงดนั ไดตอเมือ่ ถูกไบแอสกลบั กลา วคือ จะมกี ระแสไหลผา นไดโอดไดด ตี อเม่อื ไบแอสกลับจนถึงคา แรงดันซีเนอรเทาน้นั สําหรบั กรณไี บแอสตรงซีเนอรไดโอดจะทาํ หนา ท่เี หมือนไดโอดะรรมดาคือเสมือนเปน ตัวลัดวงจร ลักษณะสมบัตขิ องซเี นอรไ ดโอดทางอุดมคติ ลักษณะสมบัติของซเี นอรไดโอดจรงิ ๆทนั เนลไดโอด (tunnel diode) ทนั เนลไดโอด (tunnel diode) ตา งจากไดโอดธรรมดาตรงท่ีลกั ษณะสมบัตแิ รงดนั และกระแสบางชวงเปน แบบตานทานลบ กลาวคอื เมอื่ เพ่ิมแรงดนั เกดิ คาคา หนงึ่ แทนทก่ี ระแสจะสงู ข้นึ กลับลดลงดังแสดงในรปู

57 เหตุทลี่ กั ษณะสมบัตบิ างชว งเปนความตานทานลบเพราะวา มีการโดป สารดา นใดดานหน่งึ ของหัวตอ P-N ใหม สี ารเจือปนมากกวา ปกติถึงเปน รอยเทา พนั เทา ซึ่งการโดป มาก ๆ เชน นที้ าํ ใหห ัวตอ ที่เรยี กวา ดีพลชี น่ั บางมากเมือ่ ใหไบแอสตรงจงึ ทําใหพ าหะสามารถว่ิงทะลรุ อยตอ ไปยังขว้ั อีกดานหนง่ึ ไดดังน้นั กระแสจะสงู ขึน้ จนถงึ คา สูงสดุ หลงั จากน้นั เมื่อเพมิ่ แรงดันอกี กระแสลดลง เพราะพาหะทว่ี งิ่ ทะลุรอยตอลดนอยลงจนถึงคา คาหน่งึ พอเพิ่มแรงดันสูงกวา นอ้ี กี จะเปน ลักษณะแบบไดโอดธรรมดา สญั ญลกั ษณของทันเนลไดโอดผลของทันเนลไดโอด การพังตวั แบบอาวาลานซ (avalance breakdown) ขึ้นอยกู ับพลงั งานทว่ี าเลนซอิเลคตรอนในตวัสารกึง่ ตวั นาํ ทไี่ ดร บั เพ่มิ ข้ึนทําใหมันสามารถหลดุ ออกมาจากบอนดไ ด อเิ ลคตรอนที่มีพลังงานอยใู นแถบวาเลนซ ไมส ามารถทีจ่ ะหลุดออกมาจากการเกาะเกย่ี วกับอะตอมขางเคยี งไดระดบั แถบพลังงานของสารกง่ึ ตวั นาํ ทแ่ี สดงพลังงานท่ีอยูในแถบวาเลนซ อเิ ลคตรอนบางตัวจะไดร บั พลังงานและจะเคลอื่ นจากแถบพลังงานวาเลนซไ ปสแู ถบนาํ กระแส เปนผลของทนั เนล

58 อเิ ลคตรอนจะมีพลงั งานอยใู นแถบใดก็ได ดังนั้นจงึ มีอเิ ลคตรอนเคลอื่ นทอี่ ยใู นเน้อื สารและทาํใหเกิดโฮลดว ย เมื่ออิเลคตรอนอสิ ระเขา ไปแทนท่ีโฮลกจ็ ะเกดิ การเปลยี่ นแปลงระดบั พลังงานโดยมนั จะคลา ยพลังงานออกใหก ับอิเลคตรอนตัวอน่ื และมอี เิ ลคตรอนอีกเปน จาํ นวนมากท่มี ีพลงั งานสูงอยใู นแถบตอ งหา ม เมื่อมนั ไดรับพลังงานสงู ขน้ึ ไปอกี มนั อาจจะอยใู นแถบของการนํากระแสได แตเ มื่อทําการโดป สารกึ่งตัวนําท้ัง P และ N อยา งสงู จะทาํ ใหมอี ิเลคตอนและโฮลเปน จาํ นวนมาก ดงั นนั้ เมื่อปอนแรงดันเพยี งเลก็ นอ ยอเิ ลคตรอนกส็ ามารถเขา มาอยใู นแถบนํากระแสได และขา มรอยตอ เขา มาไดโอดเปลงแสง (light-emitting diode) ไดโอดเปลงแสง (light-emitting diode) เรยี กยอ ๆ วา LED คือ ไดโอดซง่ึ สามารถเปลงแสงออกมาไดแสงทเ่ี ปลงออกมาประกอบดว ยคลนื่ ความถเี่ ดยี วและเฟสตอเนื่องกนั ซึง่ ตา งกับแสงธรรมดาที่ตาคนมองเหน็ อนั ประกอบดว ยคล่ืนซ่งึ มเี ฟสและความถต่ี า ง ๆ ดันมารวมกนั ไดโอด ซงึ่ สามารถใหแสงออกมาได ท้งั ชนิดที่เปนสารกงึ่ ตัวนําของเหลวกา ซ ในทน่ี ี้จะกลาวถงึ ชนดิ ทเี่ ปน สารกงึ่ ตวั นาํ เทานัน้ ไดโอดเปลงแสง ไดโอดชนดิ น้ีเหมอื นไดโอดท่ัว ๆ ไปที่ประกอบดว ยสารกง่ึ ตัวนาํ ชนดิ P และ N ประกบกันมีผวิ ขางหนึ่งเรยี บเปนมนั คลายกระจก เมือ่ ไดโอดตกไบแอสตรงจะทาํ ใหอ เิ ลคตรอนที่สารกงึ่ ตวั นําชนดิN มพี ลังงานสงู ขน้ึ จนสามารถวิง่ ขา มรอยตอ ไปรวมกับโฮลใน P ตอ ใหเกดิ พลงั งานในรปู ของประจุโฟตอน ซึง่ จะสงแสงออกมา การประยุกต LED ไปใชงานอยางกวางขวางสว นมากใชในภาคแสดงผล(display unit) LED โดยทวั่ ไปมี 2 ชนิดใหญ ๆ คอื LED ชนิดทตี่ าคนเห็นไดก บั ชนดิ ทต่ี าคนมองไมเ หน็ตองใชทรานซสิ เตอรม าเปน ตวั รับแสงแทนตาคน

59 สัญญลักษณของ LED การใชง านของ LED ท่เี หน็ ไดบ อย ๆ คอื ภาคแสดงผลของเครื่องคํานวณอิเลคทรอนิคสสมัยใหมท ใ่ี ช LED ซึ่งมี 7 สวนแสดงเปน ตวั เลขดังรปู รูป LED เอ็ดสวนใชง านการแสดงผล เมือ่ นํา LED มาประกอบกับโฟโตท รานซิสเตอร ซง่ึ เปนตวั รับแสงจาก LED โฟโตทรานซิสเตอรจะใหก ระแสทเ่ี ปล่ยี นแปลงกบั ความเขม ของแสงทม่ี าจากไดโอดอปุ กรณท รี่ วมกนัระหวา ง LED กบั โฟโตทรานซสิ เตอรเรียกวา โฟโตไ อโซเลชนั่ (photo isolation)โฟโตไดโอด (Photo diode) โฟโตไดโอด (Photo diode) อปุ กรณส ารกึ่งตัวนาํ กระแสไดก็เนอื่ งจากการใหพ ลงั งานเพ่ือดงึ อิเลคตรอนใหห ลุดจากบอนด เปน ผลทาํ ใหเ กดิ อิเลคตรอนอสิ ระและโฮล และเมื่อใหแ รงดันไฟฟา จะเกดิ สนามไฟฟา ในแทงสารนั้นเปนผลทําใหป ระจุอเิ ลคตรองและโฮล เคล่อื นที่ โฟโตไ ดโอดจงึ มีหลักการทาํ งานโดยอาศยั แสงในการเพิม่ พลังงานใหกบั อเิ ลคตรอนในเน้อื สารกงึ่ ตัวนํา

60 แสดงวงจรโฟโตไดโอดและกราฟแสดงความสัมพันธข องกระแสกบั ความเขมของแสง วงจรโฟโตไ ดโอดเบ้อื งตนตอ เปน วงจรความตา นทานโหลดและแหลง จายไฟดังรูป โดยปกติไดโอดจะถูกไบแอสตรงแตใ นขณะทไ่ี บแอสตรงนี้ จํานวนอเิ ลคตรอนและโฮลทีใ่ นเนอื้ สารมีจํานวนไมมากนกั ดังน้นั กระแสที่ไหลในวงจรจงึ เปน สว นนอ ย คร้ันเมือ่ สวนของสารกงึ่ ตวั นาํ มแี สงสองถกู จะทาํใหเ น้อื สารเกดิ อิเลคตรอนอิสระและโฮลเกดิ ข้ึนเปนจํานวนมาก จาํ นวนอิเลคตรอนอสิ ระท่ีเกดิ ขน้ึ จะแปรตรงกบั ความเขม ของแสงแตเมื่อเพ่ิมความเขมของแสงจนถึงคา หนึง่ จะไมมกี ารเพม่ิ ของอิเลคตรอนอิสระอีกแลว ในชว งนเ้ี ราจะเรยี กวา ชวงอิม่ ตัว (saturation region) ในขณะท่ไี มม ีแสงตกกระทบจาํ นวนกระแสท่ีไหลผานตัวไดโอดน้เี รียกวา กระแสมืด (dark current)2.6ตัวตา นทาน (Resistor) ตวั ตา นทาน (Resistor) มมี ากมายแตกตา งกันทัง้ ขนาดและรูปราง แตก ท็ าํ หนาท่ีอยา งเดยี วกันคือ จาํ กัดกระแส (Limit curent) ซ่งึ แบง ออกเปน พวกใหญ ๆ ไดด ังน้ีตวั ตา นทานชนดิ คาคงท่ี (Fixed Resistor) ตัวตานทานทพ่ี บเห็นไดงา ยในวงจรมักจะเปน ตัวตา นทานชนดิ คา คงที่ ตัวอยา งของตวั ตานทานแบบนแ้ี สดงใหเห็นดงั รูป

61 รปู ตวั อยา งตวั ตานทานชนดิ คาคงท่แี บบตางๆ ตวั ตานทานทมี่ ีคาคงที่เหลาน้ีบางชนิดทํามาจากคารบอนเคลอื บดวยพลาสติกหรอื เซรามคิแข็งสีดาํ หรือสีน้าํ ตาล ตัวตา นทานบางแบบทาํ ดวยสารจําพวกโลหะออกไซด ตัวตา นทานชนดิ นี้โดยทั่วไปจะมคี าผิดพลาดนอ ย (Tolerance) หรือมีคา ความถกู ตองเชอื่ ถอื ไดต ามที่บอกคาไวทีต่ เี ปนไดสูงตัวตา นทานคงทช่ี นิดลวดพัน (wire wound) ตัวตานทานชนดิ น้ที ํามาจากลวดความตา นทานพนั รอบแกนฉนวน ซึ่งทําดวยสารจาํ พวกเซรามิค ตัวตา นทานชนิดน้ีมลี ักษณะสมบัตพิ เิ ศษคือสามารถทนตอการไหลของกระแสผา นตวั มนั ไดส งู กวาตวั ตา นทานแบบอื่น สัญญลักษณข องตวั ตา นทานชนิดคาคงท่ี รปู สัญญลกั ษณข องตวั ตา นทานชนิดคาคงท่ีตวั ตา นทานชนิดเลอื กคา ได (Topped Resistor) ตัวตานทานบางชนดิ อาจมกี ารเลอื กคา ใดคาหนึง่ ได โดยปกติตัวตานทานชนิดนจ้ี ะมหี ลายขั้วแยกออกมาเปน ปมุ หรอื ข้วั การเลอื กคา ตวั ตานทานทําโดยวธิ แี ยกสายหรือโผลส ายออกมาภายนอกท่ีเรียกวา แทป (Tap) การแทปสายอาจทําไดม ากกวาหนงึ่ ทด่ี ังรูป

62 รูปสญั ญลกั ษณของตัวตานทานชนิดเลือกคา ไดตวั ตา นทานชนิดปรบั คาได (Variable Resistor) บางคร้งั เราจําเปนตอ งเปลี่ยนคาความตา นทานบอ ย ๆ เชน ใชปรบั ความดังวทิ ยุ โทรทัศน ปรบัเสยี งทมุ เสยี งแหลมในวงจรไฮไฟ ปรับความสวางของหลอดไฟ ปรบั แตง เคร่อื งวดั ตวั ตานทานชนิดน้ีจะมหี นา คอนแทคสาํ หรบั ใชก ารหมุนเลอื่ นหนาคอนแทคในการปรบั คา ตวั ตา นทาน เพอื่ เปน การสะดวกตอ การปรับคา ความตานทาน จึงมักมีแกนยื่นออกมาหรอื มีสว นที่จะทําใหหมนุ ปรบั คาได ท่ีปลายแกนยนื่ สามารถประกอบติดกบั ลกู บดิ เพือ่ ใหห มนุ ไดง า ยยง่ิ ขึน้ นอกจากนใ้ี นบางระบบอาจทําเปนรูปเกอื กมา โดยไมต อ งมแี กนหมุนยนื่ ออกมาแตป รับคา ไดโ ดยใชไ ขควงหรอื วัสดุดน่ื สอดเขา ในชอ งแลวหมนุ หนาคอนแทค คอนแทคจะเลอ่ื นไปทาํ ใหคาความตเี นทานเปลี่ยน รปู ตวั ตานทานชนดิ ปรบั ทาํ ได

63ภาษาชา งทใี่ ชเรียกตวั ตา นทานชนดิ ปรับคา ไดวา โวลมุ (Volume)สัญญลกั ษณข องตวั ตานทานชนดิ ปรบัคาไดตวั ตานทานไวความรอ น (THERMISTOR) ตัวตา นทานแบบนี้มีคาความตานทานเปลยี่ นแปลงตามอุณหภมู ิ สวนมากอุณหภูมเิ พิม่ ขนึ้ความตา นทานจะลดลง สญั ญลกั ษณของเทอรมิสเตอรตวั ตา นทานไวแสง (light dicrearing resistor) ใชอกั ษรยอ LDR ตัวตานทานชนดิ นจ้ี ะเปล่ียนคา ความตา นทานเมื่อความเขม ของแสงตกกระทบเปลีย่ นแปลง โดยปกตเิ ม่อื ความเขม ของแสงมคี า มากกวา ความตา นทานจะมีคาลดลง สญั ญลักษณของตวั ตา นทานไวแสงรหัสสี

64 หนว ยทีใ่ ชว ัดคาความตา นทานเรียกวาโอหม จากนยิ ามความตานทานหนึ่งโอหมหมายความวาเม่อื ปอนแรงดนั ครอมตัวตา นทานหนง่ึ โวลทแลว มคี า กระแสไหลผานหนง่ึ แอมแปรต ัวตานทานนน้ั จะมีคา หนง่ึ โอหม โครงสรา งและขนาดของตวั ตานทานทที่ นกําลงั งานไดต างกันเคร่ืองมอื ทใี่ ชว ัดหาคา ความตา นทานเรยี กวา โอหมมิเตอร( ohmmiter) แตเ ม่ือใชตวั ตา นทานในวงจรอิเลคทรอนคิ ส ในการที่จะวัดตวั ตา นทานท่อี ยูในวงจรทําไดยาก เพราะไมส ะดวกตอการวดัดังนัน้ ผผู ลติ จงึ กําหนดสญั ญลกั ษณส แี ทนคา ความตานทานคา ตัวตา นทานกาํ หนดดว ยแถบสีสามสีทพ่ี ิมพติดอยูบ นตวั ตา นทานและการกาํ หนดคา ควาผิดพลาด(tolerance) โดยปกติมีคา เชน นอยกวา 5% หรือนอ ยกวา 10% จะใชแถบสีแถบทีส่ ีเ่ ปน ตวั บอก แสดงแถบสีของตวั ตานทาน แถบสสี องสีแรกคอื แถบสแี ถบ A และแถบ B เปนตัวเลขท่ีบอกคาความตานทานของตวัตา นทานทีเ่ ปน ตวั เลขนยั สําคญั (Significuntdigit) สวนในแถบ C เปนตวั ท่ีจะบอกใหท ราบวา มจี าํ นวนตอทา ยอยูจาํ นวนเทา ใด หรอื กลา วไดว าเปน ตัวคณู (multiplier) ดวยสยิ ก กาํ ลังคา ของแถบสีแถบ C สวนในแถบสแี ถบD น้นั จะเปนสที องหรือแถบสีเงนิ แถบสที องมีความหมายเปน คาผดิ พลาดไดไมเกนิ 5%สวนแถบสีเงนิ จะบอกความหมายเปน คาความผิดพลาด 10% ถาในแถบสี D มิไดพิมพส ใี ดไว ใหถ อื วา มี

65คาความผิดพลาดไดไ มเ กิน 20% คา ความผดิ พลาดจะเปน ชว งทบี่ อกวา คาความตา นทานจะผดิ พลาดไปจากคา ท่ีอานจากแถบสมี านอ ยเพียงใดสีแตล ะสที ่ใี ชเ ปนสัญญลกั ษณทแี่ ทนคา ตวั เลขใดตวั เลขหนง่ึ มคี า 0 ถงึ 9 ดังตารางตวั อยางที่ 1 จงอา นคาความตานทานของตวั ตานทานในรูปแถบสี A และ B เปน เลขนัยสําคัญ 62 แถบสี C สีสม มีความหมายเปน ตัวคูณดวยนัน่ คือความตา นทานจะมีคาเปน 62,000 โอหม 20% หรือ 62 k 20%

66ตวั อยา ง 2. จงอานแถบสขี องตัวตา นทานในรูปแถบสี A และ B เปนเลขนัยสําคัญ 75 แถบสี C สแี ดงมคี วามหมายเปน ตัวคณู ดว ยแถบสี D เปน คา ผิดพลาด 5% น่ันคอื ความตา นทานจะมีคาเปน 7500 โอหม 5% หรอื 7.5 kคาผิดพลาดไมม ากกวา 5%2.7ตัวเกบ็ ประจแุ ละตวั เหนยี่ วนํา Capacitors and inductorsตวั เก็บประจุ (Capacitors) ตัวเกบ็ ประจุเปน passive element ถกู ออกแบบมาเพอื่ เกบ็ สะสมพลังงานในสนามไฟฟา ตัวเกบ็ ประจปุ ระกอบไปดว ย แผน ตัวนําสองแผนถกู แยกออกจากกนั ดว ยฉนวน(insulator) หรอื วัตถทุ ีไ่ มเ ปน สื่อนําไฟฟา (dielectric)

67 รูปท่ี 1 (a) A Capacitor with applied voltage V. (b) Circuit symbols for capacitors.เราสามารถหาความสัมพันธร ะหวา ง ประจไุ ฟฟา กบั แรงดนั ไดเ ปน q=CVเม่อื C ยอมาจาก Capacitance คอื คา ความเกบ็ ประจุ มหี นวยเปน Farad (F) (1 Farad = 1coulomb/volt) โดยคา ความเก็บประจุ คอื อัตราสว นของความตา งศกั ยร ะหวางแผน ตวั นาํ2 แผนซ่ึงคา ความเกบ็ ประจุ สามารถคาํ นวณไดจ ากโดย ε คอื คา permittivity ของวัสดุท่นี าํ เอามาทาํ เปน ฉนวนA คือ พน้ื ที่ผิวแผน ตวั นําd คอื ระยะหางระหวา งแผนตวั นาํ ท้งั สองเมือ่ พิจารณาถงึ คากระแสทไี่ หลผา นตวั เกบ็ ประจุ จะสามารถหาความสมั พนั ธ ระหวา ง

68คากระแส และแรงดนั ท่ีเปล่ยี นไปตามเวลา t ดงั นี้จากสมการความสัมพันธข องกระแสและประจไุ ฟฟาทเี่ ปลย่ี นไปตามเวลา t ;ซงึ่ จะไดก ราฟความสมั พันธข องสมการขางตนเปนดงั รปู รปู กราฟความสัมพนั ธระหวา งกระแสและแรงดนั ของตวั เกบ็ ประจุและจากสมการความสมั พันธข างตนสามารถหาคา แรงดนั ได คอืคา พลงั งานทีใ่ ชใ นการคายประจุ คือ

69การตออนกุ รมและขนานของตวั เกบ็ ประจุ 1. ถา ตวั เกบ็ ประจุตอแบบขนาน จะรวมกันเหมอื นตวั ตา นทานตอ อนุกรมกัน C eq =C1+C2 +C3+... +C N 2. ถาตัวเก็บประจุตอ แบบอนกุ รม จะรวมกันเหมอื นตัวตา นทานตอ ขนานกนั

70สรปุ คณุ สมบตั ิของตวั เก็บประจุ (C)1. กระแสทไ่ี หลผานตวั เกบ็ ประจเุ ทากบั ศนู ย ถา แรงดันตกครอมตวั เกบ็ ประจุไมเปล่ียนแปลงตามเวลา ดังน้ัน ตัวเก็บประจจุ ะเปรยี บเสมอื นเปดวงจร (opencircuit) เม่ือตอกับไฟกระแสตรง2. ถาแรงดันทตี่ กครอมตัวเกบ็ ประจคุ งที่ จะทําใหก ระแสมีคา เปน ศนู ยแตจ ะมีพลังงานสะสมอยใู นตวั เกบ็ ประจจุ าํ นวนหน่ึง3. การเปลี่ยนแปลงแรงดันตกครอมตัวเกบ็ ประจุอยางทนั ทที ันใด จะทําใหเ กดิกระแสไหลเปน จาํ นวนมาก4. ตัวเก็บประจจุ ะไมมีพลงั งานสญู เสยี ในตวั เก็บประจุ เพียงแตสะสมไวเ ทานน้ั2.8 กฏของโอหม กลาววากระแสไฟฟาในวัตถุ ณ อุณหภูมคิ งที่ เปนสดั สวนกบั ความตา งศักยไ ฟฟา คลอมวัตถุน้นั อตั ราสว นระหวางความตา งศกั ยไฟฟา กบั กระแสไฟฟา คือความตา นทานของวัตถุ ทั้งน้วี ัตถนุ นั้จะตอ งมอี ณุ หภมู ิคงทเี่ มื่อใชก ฏของโอหม เพราะวากระแสไฟฟา จะทาํ ใหว ัตถรุ อ น ซึ่งจะทาํ ใหค วามตานทานเปลยี่ นไป กฏของโอหม ใชไมไ ดกบั วตั ถบุ างชนิด เชน สารกง่ึ ตวั นํา

712.9 กฎของเคอรช อฟฟ (Kirchhoff’s Law)กฎกระแสเคอรช อฟฟ (Kirchhoff’s Current Law : KCL)กฎของกระแสเคอรช อฟฟ คอื ผลรวมทางพชี คณิตของกระแสทไ่ี หลเขา โนดใดๆมคี าเทากับศนู ยที่ทุกๆเวลาตัวอยา ง

72วธิ ีทํา i1 −i2−i3=0 หรือ 1 2 3 i =i +i (ผลรวมกระแสที่ไหลเขาโนด) = (ผลรวมกระทไ่ี หลออกจากโนด)2.10กฎแรงดนั เคอรช อฟฟ (Kirchhoff’s current Law : KVL)กฎของแรงดนั เคอรช อฟฟคอื ผลรวมทางพีชคณติ ของแรงดันในเสน ทางปดใดๆมีคาเทากบั ศนู ยท ที่ ุกๆเวลาตวั อยา ง จงหาคา R2 ของวงจรวิธที ํา จาก KVL จะได −10+v1 +v3=0 -------(1) ลูป1, − v3 +v2 +12=0 ----------(2) ลปู 2,

73 ลปู 3, −10+ v1+ v2 +12=0 ---------- (3)เมื่อให R1 =10Ω,R 3 =1Ω , v2=−10Vและ 3i= 2A หาคา R2 ไดโดยใชกฎของโอหม , v3=R3i3=1 (2)=2Vจากสมการ (1), v1 =10−v3=10−2=8Vใชก ฎของโอหม , v1 =R1 i1 i1=v1/R1=8/8=1Aจาก KCL ทีโ่ นด a, i1−i2 −i3 =0 i2 =i1−i 3=1−2=−1Aดังน้ัน R2=v2/i2=−10/−1=10Ω2.11 วงจร แบง แรงดัน (Voltage Divider Circuit)

74จากกฎ KVL จะได, −v s +v1+v2 =0จากกฎของโอหม v1 =R1 i1,v2=R2i2จะได −v s +R1i1+R2i2=0 หรือสดุ ทายจะไดรูปแบบทัว่ ไปของวงจรแบง แรงดนัแรงดนั ตกครอ มตัวตานทานท่ี n คือ

75กรณรี ปู วงจรความตานทานตอ อนุกรมดงั รปูKVL: −v s +v1+v2 +… +v N =0 −v s +R1i+R2i+… +R N i=0จะไดเม่ือคอื ความตานทานสมมูลของวงจรKVL: −v s +v=0 −v s +R s i=0กรณที ่วี งจรความตา นทานตอ ขนาน

76KVL loop 1 : −v s +v1 =0 →v1 =v sloop 2 : −v s +v2 = 0→v2 =v s . . . .loop n : −v s +v N =0 →v N =v sดังน้นัจากรูปขางบนพิจารณารูปวงจรตอ ไปน้ี

77จากวงจรขา งบนจะได,KCL ที่โนด a : i s =i1+i2กฎของโอหม , i1 =v/R1 และ i2 =v/R2จะไดหรือ

78พจิ ารณาวงจรตอไปนี้ตวั อยา ง หากระแส i1 , i2 และ v ในวงจร

79วธิ ีทํา2.12 วงจรแบง กระแส ในวงจรขนานคา กระแสรวมของวงจร เราสามารถแยกกระแสการไหลของกระแสไปยังความตา นทาน ในแตละสาขา โดยปริมาณของกระแสจะมากหรอื นอ ยขนึ้ อยูก ับคา ความตา นทานท่ตี อ อยูในสาขาน้ันๆ จากรูปขางลาง จะมีคา กระแส ITเปนแหลง จา ยกระแส และ I1จะไหลผาน R1 , I2 จะไหลผา นR2 ซ่ึงเราสามารถหาคา ไดด ังน้ีI1 = IT * R2 R1 + R2I2 = IT * R1 R1 + R2

802.13 ทฤษฎีของเทวินนิ สาํ หรับวงจรความตานทานและแรงดันจากแหลงจา ยที่ข้วั a-b สามารถแทนดว ยวงจรอนกุ รมของความตานทาน ( R t ) และแหลงจายแรงดัน ( V t ) เมื่อ V t คือแรงดนั ตกครอม a และ b (ขณะเปด วงจร) tR t คืออตั ราสวนแรงดนั ขณะเปด วงจรตอ กระแสทไ่ี หลผานขณะลัดวงจรที่ข้ัว a และ bทฤษฎเี ทวนิ ิน

81การหาวงจรสมมลู เทวินนิ สามารถหาไดโ ดยองคป ระกอบวงจร วธิ กี ารหา Vt วธิ กี ารหาRtความตานทานและ ใชก ารวิเคราะหแบบโนด กาํ หนดไมไ หแ หลงจา ยทาํ งานแหลงจา ยอิสระ และเมชหาแรงดันขณะ โดยลดั วงจรแหลง จา ยแรงดนั เปดวงจร V oc ทข่ี ั้ว a-bและให และเปด วงจรแหลงจา ยกระแส V t = V oc หาคา ความตา นทาน R tความตา นทาน, ใชก ารวเิ คราะหแบบโนด หรอื ลัดวงจรที่ขัว้ a-b หากระแสแหลง จา ยอสิ ระและ หรือเมชหาแรงดนั ขณะ sci แลวหาแหลงจา ยไมอ สิ ระ เปดวงจร V oc ทข่ี ั้ว a-b ลัดวงจรท่ขี วั้ a-b หากระแส และให V t= V oc i sc แลวหาความตา นทานและแหลงจา ยไมอสิ ระ ให V t= V oc = 0 ตอ แหลงจา ยกระแส 1A เขาไป ที่ข้ัว a-b และหา V ab

82ตวั อยาง จงหาวงจรสมมลู เทวนิ นิ รูปท่ี 7 รูปตัวอยา งท่ี 4วธิ ที าํ ขัน้ แรกหาแรงดนั ที่ตกครอมขั้ว a-bKCL ที่โนด c :จะได v c= -8Vเมือ่ Vt= v c = v oc = vab = 8Vหาความตานทานสมมูลของวงจร

83วงจรสมมลู ของนอรตนั (Norton’s equivalent circuit) วงจรสมมูลของนอรต นั สามารถหาไดจากวงจรสมมลู เทวินนิ ดงั รูป รูปท่ี 10 การหาวงจรสมมูลของนอรต นั จากวงจรสมมูลเทวินินตวั อยาง จงหาวงจรสมมลู ของนอรต ันจากรปู วงจรตอ ไปน้ี รปู ที่ 11 รปู ตัวอยา งท่ี 7

84วธิ ีทาํ Voc = vab =-25(10i) =-250iKVL ลปู ดานซายคอื −5+500i−250i=0 หรือ i= 20mAจะได v oc =−250 i=− 5Vเม่อื ทาํ การปดวงจรท่ี a-bเมอ่ื วงจรที่ a-b ถกู ปด จะได v ab = 0และ isc =− 10iตอไปใชเ มชหาสมการ −5+500i+0=0 หรือ i=10mAดงั นนั้ isc= −10 i= − 0.1Aสุดทายจะได

852.14 หมอแปลงไฟฟา หมอ แปลงไฟฟ( าTrans former) คอื เครอื่ งมือสาํ หรบั เพม่ิ หรือลดความตางศกั ยไฟฟา หระแสสลบั ใหสงู ขนึ้ หรือต่าํ ลง โดยอาศยั การเหน่ียวนําไฟฟา ระหวา งขดลวด มีสวน ประกอบงา ยๆ คอื แกนเหล็กออน ตดั เปน สเี่ หล่ียมจตั ุรัสกลางกลวง โดยมากมดั จะใชแ ผน เหลก็ ออ นบางๆ หลายๆ แผน อันซอนกนั แกนเหลก็ ออน มีหนาทร่ี วมเสน แรงแมเหล็กจากขดลวดที่ 1 ไปเหนี่ยวนาํ ใหเกดิ กระแสในขดลวดท่ี2, ท้งั 2 ขางของแกนเหลก็ มขี ดลวดหมุ ฉนวนบางพนั ไว ขางหนงึ่ มีจํานวนรอบมาก อีกขา งหนง่ึ มีจาํ นวนรอบนอ ย ขดลวดตา นทต่ี อกบั แหลง กาํ เนิดไฟฟา A.C. เรียกวา ขดลวดปฐมภมู ิ (Primary Coil) ขดลวดอีกขดหนึ่งเรยี กวา ขดลวดทุตยิ ภูมิ (Secondary Coil) หมอ แปลงน้ี เราจะใชแ ปลงไฟข้นึ หรอื แปลงไฟลงก็ได แลวแตเราจะตอกระแสสลับเขา ทางไหน ก. หมอแปลงขึน้ (Step-up Transformer) ตองตอกระแสไฟสลับเขา ทางขดลวดนอย รอบ ในกรณนี ี้ ขดลวดนอ ยรอบ จะเปนขดลวดที่ 1 (Primary Coil, ขดลวดปฐมภูมิ) จะมกี ระแสไฟฟาสลับเกิดขน้ึ ในขดลวดที่ 2 หรือขดลวด ทุติยภมู ิ (Secondary Coil) โดยการเหนยี่ วนําและมีความตางศักยสงู ขนึ้ เพราะขดลวดที่ 2 มจี ํานวนรอบมากกวาขดลวดท่ี 1 ข. หมอแปลงลง (Step-down Transformer) ตอ งตอ กระแสไฟฟาสลบั ใหข ดลวด มากรอบ เปนขดลวดที่ 1 ดงั น้นั ขดลวดนอยรอบ จะเปนขดลวดท่ี 2, ขดลวดที่ 2 จะมแี รงเคลือ่ นไฟฟา ตาํ่ ลง เพราะมีจาํ นวนรอบขดลวดนอยกวา จากรปู ขดลวดดา นซา ยมอื เปน ขดลวดทีเ่ ราปอนแรงดนั ไฟฟาทเ่ี ราตองการ จะแปลงเขาไปเรยี กวา ขดลวดปฐมภมู ิ

86 สําหรับขดลวดดานขวามอื เปนขดลวดที่เราตองการจะทาํ ใหเ กิดแรงเคลอ่ื น ไฟฟา เหน่ยี วนําข้นึหรือเปนความตางศกั ยไ ฟฟา ท่ีจะไดออกมา เรยี กวา ขดลวดทตุ ยิ ภมู ิ2.15 สญั ลกั ษณทใี่ ชในวงจร(Circuit Symbols) สญั ลกั ษณแ ทนตัวอปุ กรณจ ะถูกใชใน แผนภาพวงจร เพอ่ื แสดงใหเ ห็นการตอเขาดวยกนั ของวงจร แตรปู แบบตวั อปุ กรณจ ริงจะแตกตา งจากแผนภาพวงจร ฉะนัน้ ในการสรา งวงจรจึงจาํ เปน ตองมแี ผนภาพแสดงการวางอุปกรณบน สตริปบอรด หรือ แผน ปรน้ิ ทสายและการตออุปกรณ สัญลักษณวงจร หนาทข่ี องอปุ กรณ สาย ใหกระแสผา นไดง า ยมากจากสว นหนงึ่ ไปยังสวนอน่ื ของวงจร(wire) เขียนหยดจุดทสี่ ายตอ กัน ถา สายตอ และตดั กันเปนส่ีแยก ตองจดุ ตอสาย เลื่อนใหเหล่ือมกันเลก็ นอ ยเปนรูปตัวทสี องตวั ตอ กลบั หวั เชนจุด ตอ ดา นขวามือสายไมตอ กัน ในวงจรทซ่ี บั ซอนมีสายมากจําเปน ตองเขยี นสายตดั กันแตไ มต อ กัน นยิ มใชสองวธิ ีคอื เสนตรงตัดกันโดยไมมจี ดุ หยด หรอื เสน หน่งึ เขยี นโคง ขาม อกี เสนท่ีเปน เสน ตรงดังรปู ทางขวา อยากแนะนาํ ให ใชแบบหลงั เพ่อื ปอ งกนั การเขา ใจผดิ วา เปนจุดตอ ทล่ี ืมใสจ ดุ หยด

แหลงจายกําลัง 87อุปกรณ สัญลักษณวงจร หนา ทข่ี องอปุ กรณเซลล แหลง จายพลังงานไฟฟา เซลลตัวเดียวจะไมเ รยี กวาแบตเตอร่ีแบตเตอรี่ แหลงจายพลังงานไฟฟา แบตเตอรีจ่ ะมีมากกวา 1 เซลลต อเขา ดวยกัน ปอน ไฟตรง ปอ นพลงั งานไฟฟา (DC) DC = ไฟกระแสตรง ไหลทศิ ทางเดียวเสมอ ปอนไฟสลับ(AC) ปอ นพลังงานไฟฟา AC = ไฟกระแสสลบั เปลีย่ นทศิ ทางการไหลตลอด ฟวส ปอ งกนั อุปกรณเ สยี หาย โดยตวั มนั จะละลายขาดหากมกี ระแส ไหลผา นเกนิ คา กาํ หนดหมอแปลง ขดลวดสองขดเช่ือมโยงกนั ดว ยแกนเหลก็ หมอ แปลงใชแ ปลง แรงดนั กระแสสลบั ใหส งู ขึ้นหรอื ลดลง พลังงานจะถา ยโอนดนิ (earth) ระหวาง ขดลวดโดยสนามแมเหล็กในแกนเหลก็ และไมมกี ารตอ (กราวด) กันทางไฟฟา ระหวางขดลวด ท้งั สอง ตอลงดิน สําหรบั วงจรอิเล็กทรอนกิ สท่ัวไปนี่คอื 0V (ศนู ย โวลท)ของแหลง จา ยกําลงั แตสาํ หรบั ไฟฟาหลกั และวงจรวิทยุ บางวงจรหมายถงึ ดนิ บางท่ีเราเรียกวา กราวด

88อปุ กรณด า นออก: หลอดไฟ, ใสความรอ น, มอเตอร ฯลฯอปุ กรณ สัญลักษณวงจร หนา ทขี่ องอปุ กรณหลอด (แสง ตวั แปลงพลงั งานไฟฟา เปน แสง สญั ลักษณน เี้ ปนหลอดให สวาง) แสงสวา ง ตวั อยางเชนหลอดไฟหนารถยนต หรอื หลอดไฟ ฉายหลอด(ตวั ช)้ี ตวั แปลงพลงั งานไฟฟา เปน แสง สัญลักษณน ใี้ ชสําหรบั เปน หลอดตัวช้บี อก ตวั อยางเชน หลอดไฟเตอื นบนหนาปด(indicator) รถยนตตัวทาํ ความรอน ตวั แปลงพลังงานไฟฟา เปนความรอ น (heater)มอเตอร ตัวแปลงพลงั งานไฟฟาเปนพลังงานจล (หมุน)กระด่ิง(bell) ตวั แปลงพลงั งานไฟฟา เปน เสยี งออด (buzzer) ตัวแปลงพลงั งานไฟฟา เปนเสียง ตวั เหนย่ี วนํา ขดลวด เมอ่ื มกี ระแสไหลผา นจะเกดิ สนามแมเ หล็ก หากมี(ขดลวด, โซลิ แกนเหลก็ อยูขา งในจะสามารถแปลงพลังงานไฟฟาเปน พลังงานกล โดยทาํ ใหเกดิ การผลกั ได นอยด)

89สวิทช สัญลกั ษณวงจร หนา ทข่ี องอปุ กรณ อปุ กรณ สวิทชก ด สวทิ ชก ด ยอมใหก ระแสไหลผา นเมื่อสวิทชถ กู กด เชน ตอ สวิทชก ริง่ ประตบู า น สวทิ ชกด ตดั สวทิ ชแ บบกด ซง่ึ ปกติจะตอ (on) และเมอ่ื ถกู กดจะตดัสวทิ ชป ด (off) เปด SPST(Single Pole Single Throw) (SPST) สวิทชป ดเปด ยอมใหกระแสไหลผานทต่ี าํ แหนง ตอ (on)สวิทชส อง ทาง SPDT(Single Pole Double Throw)(SPDT) สวิทชส องทาง เปลีย่ นสลับการตอ เพอ่ื ใหก ระแสไหลผา นได ไปทางตําแหนงท่ีเลือก สวทิ ชส องทางบางแบบจะมสี ามสวทิ ชปด ตาํ แหนง โดยตาํ แหนง กลางไมต อ (off) ตาํ แหนง จึงเปน เปดคู เปด-ปด-เปด(on-off-on)(DPST) DPST(Double Pole Single Throw)สวทิ ชส อง สวิทชปด เปดแบบคู ปดเปดพรอมกัน เหมาะสําหรับตัด-ตอ ทางคู หรอื ปด -เปด วงจรพรอ มกันสองเสน เชน ไฟเมน(DPDT) DPDT(Double Pole Double Throw) รเี ลย สวิทชส องทางแบบคู เปลีย่ นสลบั การตอ พรอมกนั เชนใช ในการตอเพอื่ กลับทศิ ทางการหมนุ ของมอเตอรด ซี ี สวิทช บางแบบจะมีสามตาํ แหนง คอื ตาํ แหนง ไมตอ(off)ตรงกลาง ดว ย สวทิ ชทํางานดว ยไฟฟา เมือ่ มไี ฟ เชน 12โวลท 24 โวลท มาปอ นใหข ดลวดแกนเหลก็ จะเกดิ การดดู ตัวสมั ผสั ใหต อ กัน ทําหนา ทเ่ี ปน สวทิ ชต อ วงจรหรือตดั วงจร แลว แตวา ตอ อยูท่ีขา NO หรอื NC NO = ปกตติ ัด COM = ขารว ม NC = ปกติตอ

90ตวั ตานทาน สญั ลกั ษณว งจร หนาทขี่ องอุปกรณ อุปกรณ ตวั ตานทานทําหนาที่ตานการไหลของกระแส เชน การ ตวั ตา นทาน ใชตัวตานทานตอ เพอื่ จํากดั กระแสท่ีไหลผาน LEDตัวตานทานปรับคา ตัวตา นทานปรับคา ไดช นิดน้มี สี องคอนแทค (รี ได โอสตาท)ใชส าํ หรับปรบั กระแส ตวั อยางเชน ปรบั ความ สวา งของหลอดไฟ, ปรับความเร็วมอเตอร, และปรับ (รีโอสตาท) อตั ราการไหลของประจุเขา ในตวั เก็บประจุ เปน ตนตวั ตานทานปรับคา ตัวตานทานปรับคา ไดช นิดนม้ี ีสามคอนแทค (โพเทนชิ ได ออมเิ ตอร) ใชส าํ หรับควบคมุ แรงดัน สามารถใช เหมอื นกบั ตวั แปลงเพอ่ื แปลง ตําแหนง (มมุ ของการ(Potentiometer) หมุน)เปนสญั ญาณไฟฟา เชน วอลุมปรับความดงั โทน คอนโทรลปรบั ทุมแหลมตัวตานทานปรบั คา ได ตัวตา นทานปรับคาไดช นดิ น้ีใชสาํ หรบั ปรบั ตัง้ ลว งหนา (preset)ใชไขควงเลก็ ๆหรอื เคร่ืองมอื อนื่ ทค่ี ลา ยกัน (Preset) ปรับ ถกู ปรับตงั้ ตอน ประกอบปรบั แตงวงจรจากนน้ั อาจไมมีการปรบั อีก บางแบบเปน รปู เกอื กมา ปรบั ได ไมถ งึ รอบ บางแบบปรับละเอียดไดห ลายรอบ

ตัวเก็บประจุ สญั ลกั ษณวงจร 91 อุปกรณ หนาทขี่ องอุปกรณตวั เกบ็ ประจุ ตวั เกบ็ ประจุ เกบ็ สะสมประจไุ ฟฟา ใชต อรว มกบั ตวั ตา นทาน เปน วงจรเวลา สามารถใชเปน ตวั กรอง เปนตวั กั้นไฟดซี ไี มใ หตัวเก็บประจุ ผาน แตยอมใหส ัญญาณเอซผี า นได มีขั้ว ตวั เกบ็ ประจุชนดิ มีข้วั เก็บสะสมประจไุ ฟฟา เวลาใชต อ งตอให ถูกข้วั ใชต อ รว มกับตัวตานทานเปนวงจรเวลา สามารถใชเ ปนตัวเกบ็ ประจุ ตัวกรอง เปนตัวกัน้ ไฟดซี ไี มใ หผา น แตยอมใหส ญั ญาณเอซีปรบั คาได ผา นได ตวั เกบ็ ตัวเกบ็ ประจุปรบั คา ไดใชในจูนเนอรวทิ ยุประจุทรมิ ตัวเกบ็ ประจุปรบั คา ไดโดยการใชไขควงเลก็ ๆหรอื เครือ่ งมืออืน่ เมอร ที่คลา ยกนั ปรับ ถูกปรับต้ังตอน ประกอบปรับแตงวงจร จากนน้ั อาจไมมกี ารปรบั อีก

92ทรานซิสเตอรอปุ กรณ สญั ลกั ษณวงจร หนา ทข่ี องอุปกรณทรานซสิ เตอร NPN ทรานซสิ เตอรอปุ กรณสารกึ่งตวั นาํ ชนดิ NPN สามารถตอรวมกบั อุปกรณอ่ืนๆเพ่ือเปน ตวั ขยาย(Amplifier)หรือวงจรสวทิ ชงิ่ (Switching)ทรานซิสเตอร PNP ทรานซิสเตอรอปุ กรณสารกง่ึ ตวั นําชนิดPNP สามารถตอรวมกบั อุปกรณ อนื่ ๆเพอ่ื เปนตัวขยาย(Amplifier)หรอื วงจรสวิทช่งิ (Switching)ทรานซิสเตอรพ ลงั ทรานซสิ เตอรท ี่มคี วามไวตอ แสง แสงมเิ ตอรและออสซิลโลสโคปอุปกรณ สญั ลกั ษณว งจร หนา ทข่ี องอุปกรณ โวลทมเิ ตอรใชว ดั แรงดันโวลทม ิเตอร ช่ือทถี่ กู ตอ งของแรงดนั คอื ความตา งศักดแ ตค นสว นใหญ ชอบเรยี กวา แรงดัน แอมปม ิเตอรกัลวาโนมิเตอร แอมปม ิเตอรใ ชว ดั กระแส โอหมมเิ ตอรออสซลิ โลสโคป กลั วาโนมเิ ตอรเ ปน มเิ ตอรทมี่ ีความไวสงู ใชส ําหรับวัด คา กระแสนอ ยๆ เชน 1 มลิ ลแิ อมปหรือต่ํากวา โอหมมเิ ตอรใชว ดั ความตานทาน เครือ่ งมัลติมิเตอรสว น ใหญส ามารถตง้ั วดั ความตานทานได ออสซลิ โลสโคปใชแสดงรปู คลนื่ สญั ญาณทางไฟฟา และ สามารถวดั แรงดนั กบั ชวงเวลาของสญั ญาณ

90 บทที่ 3หลักการของ Power Supplyจาก Block Diagram สัญญาณ Sine Wave ขนาด 220 VAC ความถี่ 50Hz จะถูกเหน่ียวนําใหม ีขนาดเล็กลงดวยหมอแปลง (Transformer) สญั ญาณท่ีไดจากหมอ แปลงจะเปน ไฟสลบั อยู จึงตอ งผา นวงจรเรยี งกระแส (Rectifier) เพอื่ ทํ าใหเปน ไฟตรงกอ น จากนน้ั จะผานวงจรกรองกระแสเพอ่ื ทาํ ใหไฟตรงที่ไดจากวงจรเรยี งกระแสมคี วามเรยี บข้นึ ในทสี่ ดุ กจ็ ะเปน วงจรรักษาระดบั แรงดนั (Voltage Regulator) เพอื่รักษาระดับแรงดนั ไฟตรงใหค งท่ี และตรงตามความตองการTransformer Specificationsในการเลอื กใชหมอ แปลงไฟฟา มีหลกั การคอื จะตอ งเลอื กหมอแปลงท่สี ามารถจายแรงดนัและกระแสไดเ พียงพอกบั การใชง านจรงิ แตก ็ไมค วรที่จะเลอื กหมอแปลงที่มีขนาดใหญ (จา ยแรงดนัและกระแสไดส งู ) เพราะจะทํ าใหสิน้ เปลอื งคา ใชจายดงั น้ันในการเลอกื หมอ แปลงไฟฟาใหม ขี นาดพอเหมาะกับงานทต่ี องการกจ็ ะพิจารณาขนาดของแรงดนั ไฟตรง (VO) และกระแสไฟตรงสงู สดุ (IO) ทีสามารถจา ยใหโหลดได แลว นํามากําหนดขนาดของแรงดันชดทุตยิ ภูมิ (Secondary) และกระแสใชง านท่ขี ดทตุ ิยภมู ขิ องหมอ แปลง โดยพิจารณาไดจ ากสมการ

91 Vrms = The rms voltage of the secondary (V) VO = Regulated Output Voltage (V) Vdo = Regulator Dropout Voltage (V) Vrect = 1 for Center-tapped Rectifier = 2 for Bridge Rectifierจากสมการท่ี 1 จะทํ าใหรถู งึ ขนาดของ Secondary Voltage ของหมอ แปลง และSecondary Current(Irms) สามารถหาไดโดยและตอ มาจะทํ าใหเ ราทราบถงึ ขนาดของหมอ แปลงท่ขี ดทุติยภมู ิ (Power Rating of Secondary)ซง่ึ มีคาThe Rectifier วงจร Rectifier จะทํ าหนา ท่ีเปน ตัวเปลีย่ นกระแสไฟสลบั ที่มาจากหมอ แปลงใหเปน ไฟฟากระแสตรง โดยวงจร Rectifier ทน่ี ยิ มใชใ นทางปฏิบัติจริง ๆ จะมอี ยู 2 ชนิด1. Center-tapped Full-wave Rectifier2. Full wave Bridge Rectifierแตจ ริง ๆ แลว จะมวี งจร Rectifier อีกชนิดหน่งึ คือ Half-wave, Rectifier แตไมค อ ยนยิ มนํามาใชงานถึงแมอัตราการดงึ กํ าลงั และคาใชจา ยจะตํ่ากวา เพราะวงจร Half wave Rectifier ใหประสทิ ธภิ าพทตี่ า่ํมาก

92The Center-tapped(CT) Configurationsจากวงจร D1 และ D2 จะผลัดกนั ทํ างานในแตล ะชว งครงึ่ รูปคล่ืน และจากแรงดนั เอาตพตุ(VL ) ท่ีไดจะเหน็ วา มีคานอ ยกวา แรงดนั อินพตุ โดยขนาดของ VL สงู สุด VL (peak) สามารถหาไดจากVD(on)คอื แรงดันตกครอ มไดโอด D1 หรือD2 ขณะไดร ับ Forward bias ซึง่ ปกติจะมคี าประมาณ 0.6V-1V เนอ่ื งจากไดโอดทน่ี ํ ามาใชใ นวงจร Rectifier สว นใหญเปนไดโอดชนดิ ซลิ ิกอน(Silicon diode)ในการเลอื กใชไดโอดในวงจร Rectifier มีขอควรคํ านึง 2 คอื 1. อตั ราทนกระแสขณะไดร บั Forward bias (IFmax) ซึ่งสามารถหาไดจากเมื่อ RL (min) คอื คา ตํ่ าสุดของภาวะ ซ่ึงจะทํ าใหว งจร Rectifier จะตอ งจายกระแสออกมาสงูสุด ตามท่เี ราตองการน้ันเอง 2. อัตราการทนแรงดันสงู สุด ขณะไดร บั Reverse bias (Peak Inverse Voltage, PIV)สํ าหรบั วงจร Center-tapped Fullwave Rectifier นสี้ ามารถหาคา PIV ไดจากคาพกิ ดั ของไดโอดทั้ง 2 คานี้ในการออกแบบจรงิ ควรเลือกใชใ หม ากกวา คา ทค่ี ํ านวณไดอยางนอย 50% ทงั้ นเ้ี พ่อื ปอ งกันความเสียหายของไดโอดอันเน่อื งมาจากแรงดนั Spike