แผนการจัดการเรียนรู้-วงจรไอซี.docx

แผนการสอน/การจัดการเรียนรแู้ บบมุ่งเนน้ สมรรถนะอาชีพ
และบรู ณาการตามหลกั ปรชั ญาของเศรษฐกจิ พอเพยี ง

รหสั วชิ า 20105-2104 ชื่อวิชา วงจรไอซีและการประยุกต์ใช้งาน
หลกั สูตรประกาศนียบตั รวิชาชีพ พ.ศ.2563

ประเภทวิชาอุตสาหกรรม สาขาวชิ าอเิ ล็กทรอนกิ ส์ สาขางานอิเลก็ ทรอนกิ ส์

จดั ทาโดย

นายมานะ คชรัตน์ ตาแหน่ง ครูพิเศษสอน
แผนกวชิ า ชา่ งอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์

ภาคเรียนที่ 2 ปีการศกึ ษา 2563
ฝ่ายวิชาการ วิทยาลัยเทคนคิ สวา่ งแดนดนิ
สานกั งานคณะกรรมการการอาชีวศกึ ษา

แบบคาขออนมุ ตั ิใช้แผนการสอน/การจัดการเรยี นรู้แบบมุ่งเน้นสมรรถนะอาชีพ
และบูรณาการตามหลักปรชั ญาของเศรษฐกิจพอเพียง

รหัสวิชา 20105-2104 ชอ่ื วชิ า วงจรไอซแี ละการประยุกตใ์ ชง้ าน

หลกั สตู รประกาศนียบัตรวชิ าชีพ

ผูจ้ ัดทา

ลงชอ่ื .............................................. ลงชือ่ ..............................................

(นายสาโรช กลา่ มอญ ) (นายมานะ คชรตั น์ )

ครตู า่ แหนง่ ครู คศ.3 ครูตา่ แหนง่ ครูพเิ ศษสอน

ผตู้ รวจสอบแผนการจดั การเรียนรู้

ลงชอ่ื .............................................. ลงชอื่ ..............................................
(นายสาโรช กล่ามอญ) (นายคุมดวง พรมอินทร)์
หัวหนา้ งานพฒั นาหลกั สูตรฯ
หวั หน้าแผนกวิชาช่างอิเลก็ ทรอนิกส์

ความเหน็ รองผู้อา่ นวยการฝ่ายวิชาการ
..........................................................................................

ลงชือ่ ..............................................
(นายทินกร พรหมอินทร์)
รองผอู้ ่านวยการฝา่ ยวิชาการ

ความเหน็ ผ้อู า่ นวยการวิทยาลัยเทคนิคสว่างแดนดิน
 อนุมตั ิ  ไม่อนุมตั ิ เพราะ....................................

ลงชือ่ ..............................................
(นางวรรณภา พว่ งกลุ )

ผอู้ า่ นวยการวทิ ยาลยั เทคนคิ สวา่ งแดนดิน

หลักสูตรรายวิชา

ช่ือวชิ า วงจรไอซแี ละการประยุกตใ์ ชง้ าน รหัสวิชา 20105-2104 ทฤษฎี 1 ปฏิบตั ิ 3 หนว่ ยกิต 2
หลักสูตรประกาศนยี บัตรวชิ าชีพ สาขาวชิ า อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สาขางาน อเิ ล็กทรอนิกส์

จดุ ประสงคร์ ายวิชา

1.เข้าใจการท่างานของไอซีชนดิ ต่างๆ
2.มีทกั ษะการตอ่ ประกอบวงจรไอซี ทดสอบการทา่ งานและการประยุกต์ใช้งาน
3.มกี จิ นสิ ยั ในการแสวงหาความรเู้ พิม่ เติม การท่างานดว้ ยความประณตี รอบคอบและปลอดภัย
สมรรถนะรายวชิ า
1.แสดงความรเู้ ก่ยี วกับวงจรไอซีและการประยกุ ตใ์ ช้งาน
2. ประกอบและทดสอบวงจรไอซี
3.ประยกุ ตใ์ ชง้ านวงจรไอซีกับอปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์
คาอธบิ ายรายวชิ า

ศึกษาและปฏิบัติงานเกี่ยวกับคุณลักษณะสมบัติพ้ืนฐานไอซีออปแอมป์ การท่างานของออป
แอมปใ์ นวงจร Inverting/Non Inverting Amplifier , Summing Amplifier , Comparator , Differential
Amplifier,Integrating Amplifier และอ่ืนๆ การประยุกต์ใช้ไอซีส่าเร็จรูปในงาน Digital , Multivibrator ,
Flip - Flop , วงจรแสดงผลและวงจรขับ ( Display/Driver ) Timer , Regulator , Function Generator
, Phase locked loop ก่าเนิดสัญญาณเสยี งดนตรี และอื่นๆ

หน่วยการเรยี นรู้

หนว่ ยการ ชอื่ หน่วยการเรียนรู/้ รายการสอน สัปดาห์ท่ี จานวน
เรียนรูท้ ่ี 1-3 ชั่วโมง
4-6
1 คณุ ลกั ษณะสมบตั พิ น้ื ฐานของไอซีออปแอมป์ 7-8 12
12
2 การท่างานของไอซีออปแอมป์ในวงจรต่างๆ 8

3 การประยุกต์ใช้ไอซใี นวงจรดจิ ิตอล วงจรมลั ติไวเบร-เตอร์ วงจรแสดงผลและวงจร
ขบั

4 ไอซีไทเมอร์ 9-10 8
11-12 8
5 ไอซีเรกูเลเตอร์ 13-14 8
15-18 16
6 ไอซีก่าเนดิ สญั ญาณ

7 การประยุกตใ์ ช้ไอซีในวงจรกา่ เนดิ เสยี งดนตรี วงจรขยายสัญญาณเสียงและวงจร
เฟสล็อกลปู

รวม 18 72

หน่วยการเรยี นรู้และสมรร

ชื่อหน่วย ความรู้

หน่วยท่ี 1 แสดงความร้เู กย่ี วกับคณุ ลักษณะสมบตั ิ
คุณลกั ษณะสมบตั ิพื้นฐานของ พ้นื ฐานของไอซีออปแอมป์
ไอซีออปแอมป์
แสดงความรู้เกยี่ วกับการท่างานของไอซ
หนว่ ยท่ี 2 ออปแอมป์ในวงจรต่างๆ
การทางานของไอซอี อปแอมป์ใน
วงจรต่างๆ แสดงความรู้เกย่ี วกับการประยกุ ตใ์ ชไ้ อซ
วงจรดจิ ิตอล วงจรมัลติไวเบร-เตอร์ วงจ
หน่วยท่ี 3 แสดงผลและวงจรขับ
การประยกุ ต์ใชไ้ อซใี นวงจร
ดิจติ อล วงจรมัลตไิ วเบร-เตอร์ แสดงความรเู้ กี่ยวกบั ไอซีไทเมอร์
วงจรแสดงผลและวงจรขับ

หนว่ ยที่ 4
ไอซไี ทเมอร์

หนว่ ยที่ 5 แสดงความรู้เกย่ี วกบั ไอซีเรกูเลเตอร์
ไอซีเรกเู ลเตอร์

รถนะประจาหน่วย

สมรรถนะ คุณลักษณะอนั พงึ ประสงค์
ทักษะ

สามารถออกแบบวงจรคุณลักษณะ ท่างานด้วยความปลอดภัย

สมบัตพิ น้ื ฐานของไอซีออปแอมป์ ความปราณีตและมีเจตคตทิ ีด่ ี

ในการทา่ งาน

ซี สามารถออกแบบวงจรการท่างานของ ทา่ งานด้วยความปลอดภยั

ไอซีออปแอมปใ์ นวงจรต่างๆ ได้ ความปราณีตและมีเจตคติทด่ี ี

ในการท่างาน

ซใี น สามารถออกบบวงจรการประยุกต์ใช้ ท่างานดว้ ยความปลอดภยั

จร ไอซีในวงจรดิจิตอล วงจรมัลติไวเบร- ความปราณตี และมีเจตคตทิ ดี่ ี

เตอร์ วงจรแสดงผลและวงจรขับได้ ในการท่างาน

สามารถออกบบวงจรไอซีไทเมอร์ได้ ทา่ งานดว้ ยความปลอดภัย
สามารถออกบบวงจรไอซเี รกูเลเตอร์ได้ ความปราณีตและมเี จตคติที่ดี
ในการท่างาน

ท่างานดว้ ยความปลอดภัย
ความปราณีตและมเี จตคตทิ ี่ดี
ในการทา่ งาน

ชอ่ื หน่วย ความรู้

หน่วยที่ 6 1 แสดงความร้เู ก่ียวกับไอซีกา่ เนดิ
ไอซีกาเนดิ สัญญาณ สญั ญาณ

หน่วยที่ 7 แสดงความรูเ้ ก่ียวกบั ไอซใี นวงจรกา่ เนดิ

การประยกุ ตใ์ ช้ไอซีในวงจรกาเนดิ เสยี งดนตรวี งจรขยายสัญญาณเสียงและ

เสยี งดนตรีวงจรขยาย วงจรเฟสลอ็ กลปู

สัญญาณเสียงและวงจรเฟสล็อก

ลปู

สมรรถนะ คณุ ลักษณะอนั พึงประสงค์
ทกั ษะ
ท่างานด้วยความปลอดภยั
สามารถออกบบวงจรไอซีก่าเนิด ความปราณตี และมีเจตคติทด่ี ี
สัญญาณได้ ในการท่างาน
ท่างานด้วยความปลอดภยั
สามารถออกบบไอซใี นวงจรก่าเนดิ ความปราณตี และมีเจตคตทิ ่ีดี
ะ เสียงดนตรวี งจรขยายสัญญาณเสียง ในการท่างาน

และวงจรเฟสล็อกลูป
ได้

แผนการจัดการเรยี นรู้ หน่วยท่ี 1

คุณลักษณะสมบตั ิพืน้ ฐานของไอซีออปแอมป์ สอนครั้งท่ี 1-3
ชว่ั โมงรวม 12

จา่ นวนชวั่ โมง 12
1. สาระสาคัญ

ออปแอมป์ ( Op Amp ) ยอ่ มาจากค่าว่าออเปอเรชันแนลแอมปลิฟายเออร์ ( Operational Amplifier ) เป็น
วงจรรวมหรอื เรยี กวา่ เปน็ ไอซี ทา่ หนา้ ทป่ี ฏิบัติการเกย่ี วกบั การขยายสญั ญาณเรยี กส้นั ๆ คือไอซีออปแอมป์

2. สมรรถนะประจาหนว่ ยการเรยี นรู้
แสดงการทดสอบวงจรเปรยี บเทียบแรงดันไฟฟ้าของไอซีออปแอมป์เบอร์ LM741

3. จุดประสงค์การเรยี นรู้
3.1 ดา้ นความรู้
3.1.1 อธบิ ายความหมาย สัญลกั ษณ์ และวงจรพน้ื ฐานภายในไอซอี อปแอมปเ์ บอร์ LM741
3.1.2 อธิบายคุณลักษณะออปแอมป์ในทางอุดมคติ
3.1.3 จา่ แนกรายละเอยี ดไอซีออปแอมปเ์ บอร์ LM741
3.2 ด้านทกั ษะ
3.2.1 ประกอบและทดสอบวงจรภาคจ่ายไฟฟา้ ท่ีท่าให้ไอซีออปแอมป์ทา่ งานดีมีประสิทธิภาพสูงสดุ
3.3 คณุ ลักษณะอนั พึงประสงค์
3.3.1 ทา่ งานดว้ ยความปลอดภัยความประณีตและมีเจตคติทดี่ ีในการท่างาน

4. สาระการเรียนรู้
4.1 สญั ลักษณแ์ ละวงจรภายในไอซีออปแอมป์
4.2 ไอซีออปแอมปท์ างอุดมคติ
4.3 รายละเอยี ดไอซีออปแอมป์เบอร์ LM741
4.4 ต่าแหน่งขาไอซอี อปแอมป์เบอร์ LM741
4.5 แหลง่ จ่ายแรงดนั ไฟฟา้ ไอซอี อปแอมปเ์ บอร์ LM741
4.6 วงจรเปรยี บเทียบแรงดันไฟฟ้าของไอซีออปแอมป์

5. กิจกรรมการเรยี นรู้
5.1 การน่าเข้าสบู่ ทเรยี น
5.1.1. ครูเรยี กชอ่ื ส่ารวจการแตง่ กายของผเู้ รยี น การเตรยี มอปุ กรณก์ ารเรยี น พรอ้ มบันทึกลงในแบบ

ประเมนิ ผลคุณธรรม และจรยิ ธรรม
5.1.2. ครแู จง้ จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้และความส่าคัญของเนือ้ หาในหน่วยการเรียนรู้

5.1.3. ผูเ้ รียนท่าแบบทดสอบก่อนเรียน
5.2 การเรยี นรู้

5.2.1. ผู้สอนอธิบายเนื้อหาโดยใช้ส่ือการสอนประกอบการบรรยายและอภิปรายร่วมกับผู้เรียน เพ่ือให้ได้
สาระของการเรียนรู้เร่ืองสัญลักษณ์ และวงจรภายในไอซีออปแอมป์ ไอซีออปแอมป์ทางอุดมคติ และรายละเอียดไอซี
ออปแอมปเ์ บอร์ LM741

5.2.2. ผสู้ อนใหผ้ ู้เรียนฝึกปฏิบัตใิ บงาน เรอ่ื ง คุณลกั ษณะสมบตั พิ นื้ ฐานของไอซีออปแอมป์
5.3 การสรุป

5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเรื่องคุณลักษณะสมบัติพ้ืนฐานของไอซีออปแอมป์และถาม-ตอบทบทวนความรู้
ความเข้าใจของผเู้ รียน

5.3.2. ผู้สอนให้ผเู้ รยี นท่ากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
5.3.3. ผสู้ อนใหผ้ ้เู รียนทา่ แบบทดสอบเพือ่ ประเมินผลหลงั การเรียนรู้
5.3.4. ผู้สอนมอบหมายใหผ้ เู้ รียนอา่ นเน้อื หาท่ีจะเรียนในครั้งต่อไป
6. สือ่ และแหลง่ การเรยี นรู้
6.1 ส่อื สง่ิ พิมพ์
6.1.1 หนังสือเรียนวชิ าวงจรไอซีและการประยกุ ต์ใช้งาน
6.2 สอ่ื โสตทศั น์
6.2.1 สื่อประกอบการสอน PowerPoint เร่อื ง คณุ ลักษณะสมบตั ิพื้นฐานของไอซีออปแอมป์
6.3 หุ่นจา่ ลองหรอื ของจรงิ

-
6.4 อืน่ ๆ

7. เอกสารประกอบการเรียนรู้
7.1 ใบงาน เรอื่ ง สว่ นประกอบและการใช้งานชุดทดลอง PIC16F873

8.การบรู ณการ
-

9. การวัดและการประเมนิ ผล
9.1 คะแนนจากการท่ากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบตั ิงานทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมินคณุ ธรรมจริยธรรม
9.4 คะแนนจากการท่าแบบทดสอบเพื่อประเมินผลหลังการเรียนรู้

10. เนอื้ หาสาระการสอน/การเรียนรู้

ด้านความูร(้ ทฤษฎี)
1. คณุ สมบัติของออปแอมป์ ออปแอมป์ (Op-amp) เป็นชอ่ื ยอ่ สา่ หรับเรยี กวงจรขยายท่ีย่อมาจาก
(Operationg amplifier) เปน็ วงจรขยายแบบต่อตรง ทีม่ ีอัตราการขยายสูงมาก ใชก้ ารป้อนกลับแบบลบไป
ควบคุมคุณลักษณะการทา่ งานท่าให้ผลการทา่ งานของวงจรไมข่ ้ึนกบั พารามิเตอร์ภายในของออปแอมป์ วงจร
ภายในประกอบด้วยวงจรขยายที่ ต่ออนุกรมกนั 4 ภาค คอื วงจรขยายดิฟเฟอเรนเซยี ลด้านทางเข้า วงจร
ขยายดิฟเฟอเรนเชียลภาคทสี่ อง วงจร เลอื่ นระดบั และวงจรขยายก่าลังดา้ นทางออก สัญลักษณ์ที่ใช้แทนออป
แอมปจ์ ะเป็นรปู สามเหลี่ยม ไอซอี อป แอมป์ เป็นไอซีทีแ่ ตกตา่ งไปจากลเิ นียรไ์ อซที ่ัว ไป คือ ไอซีออปแอมปม์ ีขา
อนิ พตุ สองขา เรียกว่าขาเขา้ ไม่กลับเฟส หรือขา+และขาเข้ากลับเฟส หรือขา-สว่ นทางด้านออกมีเพยี งขาเดยี ว
เม่ือสัญญาณป้อนขาไมก่ ลับเฟส สญั ญาณทางด้านออกจะมีเฟสตรงกับทางด้านเขา้ แต่ถ้าปอ้ นสญั ญาณเข้าท่ขี า
เขา้ กลบั เฟส สัญญาณทางออกจะ มเี ฟสต่างไป 180 องศาจากสญั ญาณด้านทางเข้า
คณุ สมบตั ิของออปแอมป์ในทางอดุ มคติ

1. อัตราขยายมีคา่ สูงมากเป็นอนันต์หรืออินฟนิ ิตี้
2. อนิ พุตอมิ พีแดนซ์มีค่าสงู มากเป็นอนันต์
3. เอาต์พตุ อิมพีแดนซม์ ีคา่ ตา่ มากเท่ากบั ศูนย์
4. ความกวา้ งของแบนด์วดิ ท์ ในการขยายสูงมาก
5. สามารถขยายสญั ญาณได้ทงั้ สัญญาณ AC. และสญั ญาณ DC
6. การทา่ งานไม่ข้ึนกบั อณุ หภมู ิ

2. วงจรขยายแบบกลบั เฟส (Inverting Amplifier) ในวงจรขยายออปแอมป์น้ัน สามารถท่ีจะก่า หนดอตั ราการ
ขยายของวงจรได้โดยการใช้วงจรเนกาตีฟฟีดแบค็ เม่ือเราป้อนสญั ญาณเข้าทางขากลบั เฟส (ขา -) แรงดนั ด้าน
ทางออกจะมีมุมเฟสต่างไปจากแรงดันทางเข้า 180 องศา ซึ่งมีลักษณะตรงกนั ข้าม สัญญาณตรงกันขา้ มนี้กจ็ ะ
ถูกป้อนกลับผ่าน เขา้ มายังขาอนิ เวอร์ตงิ้ อีกครั้งหนึ่ง ตรงจดุ น้ีจะท่า ให้สัญญาณเกดิ การหักลา้ งกันอัตราการ
ขยายก็จะลดลง ถ้าตัวต้านทานทเี่ ปน็ ตัวป้อนกลับ มีคา่ มาก จะทา่ ให้สัญญาณป้อนกลับ มีขนาดเล็กอัตราการ
ขยายออกจงึ สงู ถา้ ตัวต้านทานป้อนกลับ มีคา่ น้อยสัญญาณป้อนกลับไปได้มาอัตราการขยายก็จะลดลง ฉะน้ัน
อตั ราส่วนของความต้านทาน และ จะเป็นตวั ก่า หนดอัตราการขยายของวงจร โดยไม่ขึ้นอัตราการขยายของ
ออปแอมป์ ซึ่งสามารถอัตราการขยาย แรงดนั ได้จากสตู ร AV = 21
3. วงจรขยายแบบไม่กลับเฟส (Non-Inverting Amplifier)
วงจรขยายนี้เป็นวงจรขยายอีกแบบหนึ่งทตี่ ้องการเฟสในการขยายเป็นเฟสเดยี วกนั ดังน้ัน การปอ้ น
สญั ญาณอินพุตจงึ ต้องป้อนเข้าท่ขี าอินพตุ ไม่กลับเฟส (+) ซึ่งเม่อื ขยายออกทเ่ี อาตพ์ ตุ แลว้ จะไดส้ ญั ญาณ
เอาต์พตุ ท่ีมเี ฟสเหมือนกัน ดังน้ัน ในวงจรขยายแบบไมก่ ลับเฟสนี้การป้อนกลับ เพ่อื ลดอัตราการขยายจงึ ยังคง
ต้องป้อนไปยังขาอนิ เวอร์ติง้ (-) เพอ่ื ให้เกิดการหักล้างของสัญญาณกันภายในตัวไอซีออปแอมป์
4. วงจรบัฟเฟอร์ (Buffer)
วงจรบัฟเฟอร์ หรอื วงจรกันชน เป็นวงจรทใี่ ช้เชือ่ มวงจรสองวงจรเข้าด้วยกนั เช่น ระบบไอซีทีต่ า่ ง

กระกูลกนั หรือทรานซสิ เตอร์ทไ่ี มแ่ มทชงิ่ อมิ พแี ดนซ์กัน คือ วงจรท่จี า่ เป็นต้องใช้บัฟเฟอร์เพราะคุณสมบัตขิ อง
ออปแอมปท์ างเอาต์พุตอิมพีแดนซต์ า่ เมือ่ เชื่อมต่อวงจรอ่นื แล้วจะไม่ท่า ให้วงจรอน่ื มีผลแตกตา่ งไปจากเดมิ
วงจรบัฟเฟอรน์ ้ันจะมีอัตราการขยายเท่ากับ I
5. วงจรกรองสัญญาณความถี่ต่า (Low Pass Filter)
การใชว้ งจรกรองแบบอารซ์ ี (RC Filter) เขา้ มาเปน็ เนกาตีฟฟีดแบค็ การขยายสญั ญาณของออป
แอมป์จะกรองเอาความถเ่ี ฉพาะบางความถ่ีออกไปเท่านั้น ซี่งสามารถหาความถ่ีทใี่ ช้งานได้จากสตู ร
F=2 1 2 1

แผนการจัดการเรียนรู้ หน่วยที่ 2

การทางานไอซีออปแอมป์ในวงจรตา่ งๆ สอนครัง้ ท่ี 4-6
ช่วั โมงรวม 24

จ่านวนชวั่ โมง 12

1. สาระสาคัญ
ไอซีออปแอมปส์ ามารถนา่ มาท่าเปน็ วงจรตา่ งๆ ได้เชน่ วงจรอินเวอร์ติงแอมปลิฟายเออร์ วงจรนอนอนิ เวอร์ติง

แอมปลิฟายเออร์ วงจรซมั มงิ แอมปลิฟายเออร์ วงจรดฟิ เฟอเรนเชียลแอมปลิฟายเออร์ วงจรอนิ ติเกรตงิ แอมปลิฟาย
เออร์ วงจรโวลเตจฟอลโลเวอร์ และวงจรเซนเซอร์

2. สมรรถนะประจาหน่วยการเรยี นรู้
แสดงการทดสอบวงจรเซนเซอรใ์ ช้ไอซีออปแอมป์เบอร์ LM741

3. จุดประสงคก์ ารเรียนรู้
3.1 ดา้ นความรู้
3.1.1 อธิบายหลักการท่างานวงจรอินเวอร์ติงแอมปลิฟายเออร์ และวงจรนอนอินเวอร์ติงแอมปลิฟาย

เออรข์ องไอซีออปแอมป์
3.2 ดา้ นทักษะ
3.2.1 ค่านวณหาคา่ แรงดันไฟฟา้ เอาต์พุตกบั อัตราขยายแรงดนั ไฟฟา้ จากวงจรดฟิ เฟอเรนเชียลแอมปลิ

ฟาย-เออรข์ องไอซีออปแอมป์
3.2.2 ด่าเนนิ การหาค่าแรงดนั ไฟฟ้าเอาต์พตุ จากวงจรอนิ ทิเกรติงแอมปลิฟายเออร์ของไอซอี อปแอมป์
3.2.3 ทดสอบวงจรโวลเตจฟอลโลเวอร์กบั วงจรไลต์ / ดารค์ เซนเซอรข์ องไอซีออปแอมป์

3.3 คณุ ลักษณะอนั พึงประสงค์
3.3.1 ท่างานด้วยความปลอดภยั ความประณีตและมเี จตคตทิ ่ีดีในการท่างาน

4. สาระการเรียนรู้
4.1 อนิ เวอรต์ งิ แอมปลิฟายเออร์
4.2 นอนอนิ เวอร์ติงแอมปลฟิ ายเออร์
4.3 ซัมมิงแอมปลิฟายเออร์
4.4 ดิฟเฟอเรนเชยี ลแอมปลิฟายเออร์
4.5 อินติเกรติงแอมปลิฟายเออร์
4.6 โวลเตจฟอลโลเวอร์
4.7 ไลต์ / ดารค์ เซนเซอร์

5. กจิ กรรมการเรียนรู้
5.1 การนา่ เขา้ สบู่ ทเรียน

5.1.1. ครเู รยี กชอื่ สา่ รวจการแตง่ กายของผู้เรยี น การเตรียมอปุ กรณก์ ารเรยี น พร้อมบันทึกลงในแบบ
ประเมินผลคุณธรรม และจริยธรรม

5.1.2. ครแู จ้งจดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้และความสา่ คญั ของเนื้อหาในหน่วยการเรยี นรู้
5.1.3. ผูเ้ รียนท่าแบบทดสอบก่อนเรยี น
5.2 การเรยี นรู้
5.2.1. ผู้สอนอธิบายเนื้อหาโดยใช้ส่ือการสอนประกอบการบรรยายและอภิปรายร่วมกับผู้เรียน เพ่ือให้ได้
สาระของการเรยี นรู้วงจรอนิ เวอร์ตงิ แอมปลฟิ ายเออร์ และวงจรนอนอินเวอร์ตงิ แอมปลฟิ ายเออร์
5.2.2. ผ้สู อนให้ผู้เรยี นฝกึ ปฏิบัตใิ บงาน เรื่อง วงจรอินเวอร์ตงิ แอมปลฟิ ายเออร์ และวงจรนอนอินเวอร์ติง
แอมปลิฟายเออร์
5.3 การสรปุ
5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเรื่องวงจรอินเวอร์ติงแอมปลิฟายเออร์ และวงจรนอนอินเวอร์ติงแอมปลิฟาย
เออร์และถาม-ตอบทบทวนความรูค้ วามเขา้ ใจของผูเ้ รยี น
5.3.2. ผู้สอนใหผ้ เู้ รียนท่ากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
5.3.3. ผู้สอนให้ผู้เรียนทา่ แบบทดสอบเพ่อื ประเมนิ ผลหลังการเรยี นรู้
5.3.4. ผูส้ อนมอบหมายให้ผู้เรยี นอา่ นเนื้อหาทจี่ ะเรยี นในครง้ั ตอ่ ไป
6. สือ่ และแหลง่ การเรียนรู้
6.1 ส่อื ส่งิ พมิ พ์
6.1.1 หนงั สือเรียนวชิ าวงจรไอซีและการประยุกต์ใช้งาน
6.2 ส่ือโสตทัศน์
6.2.1 ส่ือประกอบการสอน PowerPoint เรือ่ ง วงจรอนิ เวอร์ติงแอมปลฟิ ายเออร์ และวงจรนอนอนิ เวอร์
ตงิ แอมปลิฟายเออร์
6.3 หุน่ จ่าลองหรือของจรงิ

-
6.4 อ่ืนๆ

7. เอกสารประกอบการเรยี นรู้
7.1 ใบงาน เรอ่ื ง วงจรอนิ เวอร์ติงแอมปลิฟายเออร์ และวงจรนอนอินเวอร์ติงแอมปลิฟายเออร์

8.การบรู ณการ
-

9. การวัดและการประเมนิ ผล
9.1 คะแนนจากการท่ากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบตั ิงานทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมินคณุ ธรรมจริยธรรม

9.4 คะแนนจากการท่าแบบทดสอบเพอื่ ประเมนิ ผลหลังการเรียนรู้

10. เนอ้ื หาสาระการสอน/การเรียนรู้
วงจรรวม

วงจรรวม (Integrated circuits หรอื IC) คือ วงจรทีน่ า่ เอาอุปกรณส์ ารกึง่ ตวั นา เช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ ตัว
ต้านทาน ตวั เกบ็ ประจุ และองคป์ ระกอบวงจรตา่ ง ๆ มาประกอบรวมกันบนแผน่ วงจร ขนาดเล็ก ในปจั จุบันแผน่ วงจรนี้
จะทาด้วยแผ่นซิลิคอน บางทอี าจเรียกว่า ชิป(Chip) หรอื นยิ มเรยี กกันสั้นๆวา่ ไอ.ซี. ไอ.ซ.ี ตัวหนึง่ สามารถบรรจุ
สว่ นประกอบวงจรไดจ้ ่านวนมาก ภายในตวั ไอ.ซ.ี อาจจะมีส่วนของ วงจรลอจิกท่ซี ับซ้อนจ่านวนมาก ตวั อยา่ งกลุ่มวงจร
รวมท่มี ีความซับซอ้ นสงู มากๆ เชน่ ไมโครโปรเซสเซอร์ ซงึ่ ใช้ทางานเพื่อควบคุมเครื่องคอมพวิ เตอร์ จนถึงใน สมารท์ โฟน
และ พวกไอ.ซ.ี หนว่ ยความจ่า (RAM) เปน็ ต้น การท่นี กั วิทยาศาสตรส์ ามารถรวมวงจรที่ซบั ซ้อนมากๆ เข้ามาบรรจุไว้ใน
วงจรเดยี วกนั ทา่ ใหว้ งจรรวมมีขนาดเล็กลง บางและเบา รวมถึงการใชก้ า่ ลังไฟฟ้าลดลง มีความน่าเช่ือถือสงู และมี
ประสทิ ธภิ าพสูงขึน้ วงจรรวมแบ่งออกเป็นสอง กลมุ่ คือ วงจรรวมแอนะล็อก(Analog ICs) และวงจรรวมดจิ ติ อล(Digital
ICs) ออปเปอเรชน่ั แนล แอมปลิไฟรน์ ั้น ถูกจดั อยู่ในกลุ่มของ วงจรรวมแอนะลอ็ ก หรอื วงจรรวมเชงิ เส้น(Linear ICs)

ออปเปอเรช่นั แนล แอมปลิไฟร์
ออปเปอเรชน่ั แนล แอมปลิไฟร์(Operational amplifier) นิยมเรยี กส้ันๆว่า “ออปแอมป์” เปน็ วงจร รวมในกลมุ่

วงจรรวมแอนะล็อก เริ่มพัฒนาตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2491 เพ่อื ใช้งานกับแอนะลอกคอมพวิ เตอร์ ใชใ้ นงานค่านวณทาง
คณิตศาสตรเ์ ทา่ น้ัน ออปแอมป์ เป็นกลุ่มวงจรรวมท่ีใชง้ านมากสุดแบบหนงึ่ ในวงจรรวม อิเลก็ ทรอนิกส์ มกี ารใช้ออป
แอมป์ในวงจรขยายเสียง วงจรรีกเู ลเตอร์ วงจรเคร่ืองมือวดั จงจรกา่ เนดิ สญั ญาณ วงจรในระบบควบคุมอัตโนมัติ วงจร
เปรยี บเทียบสัญญาณ วงจรแปลงสญั ญาณ วงจรอนิ เตอรเ์ ฟซ ระหวา่ งสัญญาณแอนะล็อก และดจิ ิตอล และวงจร
แหลง่ จา่ ยไฟฟ้า และอนื่ ๆ เป็นต้น ออปแอมป์ นับว่าเปน็ วงจรรวมกลมุ่ แอนะล็อก หรือ กลมุ่ เชิงเสน้ ท่นี ิยมใช้กนั อย่าง
แพรห่ ลายมากทีส่ ุด

ออปแอมป์ ในอดุ มคติ
สญั ลักษณ์ ของ ออปแอมป์ แสดงในรปู ที่ 2 เปน็ รปู สามเหลี่ยม มี 2 อนิ พตุ คือ อินพตุ ลบ (inverting

input, -) และ อินพตุ บวก (non-inverting input, +) มี 1 เอาต์พุต Vcc คอื แรงดันไบแอสบวก และ VEE คอื
แรงดนั ไบแอสลบ

รปู ภาพแสดงสัญลักษณ์ ของ ออปแอมป์

ภายในตวั ออปแอมป์เมือ่ พจิ ารณาถึงวงจรภายใน ในสภาวะทีไ่ ม่เป็นอุดมคติ (Non-ideal) จะประกอบ
ไปด้วยวงจรสมมลู ดังรูปท่ี 3 โดยก่าหนดให้

Ri คอื ความตา้ นทานอินพตุ
Vd คอื ผลตา่ งของแรงดนั อินพุต( Vd = V2-V1)
Ro คอื ความตา้ นทานเอาต์พุต
A คือ อตั ราขยายแรงดนั (voltage gain) V1
Vo คอื แรงดันเอาต์พุต Ro
V1 คอื แรงดันอินพุตที่ขา ลบ
V2 คือ แรงดนั อนิ พุตท่ีขา บวก

รปู ภาพแสดงวงจรออปแอมป์ ในสภาวะที่ไม่เปน็ อดุ มคติ
สมการแรงดันเอาต์พตุ ของวงจรออปแอมป์ ในสภาวะท่ีไมเ่ ป็นอุดมคติ เปน็ ดังสมการ

โดยที่อตั ราขยาย (A) หาได้จาก A = Vo/Vin = Vo/(V2-V1)
การไบอัส สา่ หรบั แหล่งจ่ายไฟฟ้าที่จ่ายไบอัสใหก้ บั ตัว ไอ.ซี. ออปแอมป์ ปกติจะใช้ไบอัสแบบคู่ คือ
VCC=+,VEE=- ค่าแรงดนั บวกและลบปกติไม่เกนิ 15V และตอ้ งไบอัสท้ังสองขัว้ ด้วยแรงดนั เทา่ กัน เสมอ ทั้งนี้ควร
พจิ ารณาจากคูม่ ือออปแอมป์อีกคร้ังหน่งึ ในหนงั สือเล่มนี้หากวงจรใดไม่ได้บอกค่าแรงดนั ไบแอส หมายความว่า วงจร
ออปแอมปน์ ้ัน ไดร้ บั แรงดนั VCC=+15V ,VEE=-15V
แรงดันอมิ่ ตวั แรงดันเอาตพ์ ุตของออปแอมป์ ไมส่ ามารถเกินกว่าค่าแรงดันไบแอสทีป่ ้อนให้กบั ตัว ออปแอมป์ได้
นีค้ ือขีดจากดั เรียกว่า แรงดันอ่มิ ตัว(Saturation output voltage) โดยปกตคิ ่าแรงดันอ่ิมตัว สงู สุดจะ่ตา่ กว่าค่าแรงดนั
ไบแอสประมาณ 1–1.5V ดังรูป

รปู ภาพแสดงแรงดนั อิ่มตัวของออปแอมป์
การจัดวางขา การจัดวางขาของไอ.ซี.ออปแอมป์ทน่ี ิยมใชก้ ันมากคือเบอร์ 741 เป็นแบบตวั ถัง 8 pin Dual in
Line(DIL) ดังรปู

รปู ภาพแสดงการจดั วางขาออปแอมปเ์ บอร์ 741
ในเบื้องต้น การพจิ ารณาวงจรออปแอมป์ ให้เข้าใจง่ายและ สะดวกตอ่ การค่านวณโดยท่ีสามารถ
ออกแบบให้วงจรออปแอมป์ทางานได้ไมผ่ ดิ พลาด เปน็ ไปตามทฤษฎี เรานิยมใชว้ ธิ กี ารมองวงจรออปแอมป์ใน อุดมคติ
(Ideal Opamp) แทนแบบเดิม วงจรออปแอมป์ในอุดมคติ แสดงในรูป

รปู ภาพแสดงวงจรออปแอมป์ ในสภาวะทเ่ี ป็นอุดมคติ
การพจิ ารณาออปแอมป์ในอดุ มคติจะกาหนดให้อตั ราขยาย ลูปเปดิ มีคา่ เป็นอนนั ต์ ความต้านทานอนิ พตุ มีค่า
เปน็ อนันต์ และ ความต้านทานเอาท์พุตมีคา่ เป็นศนู ย์

ดงั นั้นกระแสท่ีไหลเข้าออปแอมปท์ างดา้ นอนิ พุตจะมีคา่ เท่ากบั ศูนย์ และแรงดนั ท่ีขาบวกและขา ลบจะมีค่า
เท่ากันเสมอ ดังสมการ

สรุป คณุ สมบตั ิของออปแอมปใ์ นอุดมคติคอื
1. อัตราการขยายสงู เปน็ อนันต์ A = ∞
2. อินพุตอิมพแี ดนซ์สูงเป็นอนันต์ Zin = ∞
(ท่าใหไ้ ม่มีกระแสไหลเขา้ อินพุต)
3. เอาตพ์ ุตอิมพแี ดนซ์เท่ากบั ศูนย์ Zout = 0
4.การทางานไมข่ ้ึนกบั ความถ่ี BW = ∞(BW=Bandwidth)
5. เมอื่ แรงดันอินพุตเปน็ ศนู ย์ ทา่ ให้แรงดันเอาต์พุตเป็นศูนย์ดว้ ย
6. การทา่ งานของออปแอมป์ไม่ขึน้ กับอณุ หภูมิ

วงจรขยายสัญญาณแบบกลับเฟส (Inverting Amplifier)
วงจรขยายสญั ญาณแบบกลับเฟส คือ วงจรออปแอมปท์ ี่ขยายและกลับสญั ญาณอินพตุ ใหม้ ี เคร่อื งหมายตรงกนั

ขา้ มกบั ของเดิม โดยสญั ญาณอินพตุ จะป้อนเขา้ ที่อินพุตลบ (Inverting input)

รูปภาพแสดงวงจรขยายสัญญาณแบบกลับเฟส
พิจารณาจากรูป ความสมั พันธข์ องแรงดันอนิ พุต คือ

(ขว้ั บวกของออปแอมป์ตอ่ ลงกราวด์ แรงดันที่ข้วั มนั จึงมีคา่ เทา่ กับศนู ย์)

พจิ ารณาทโ่ี นด ด้วยกฎกระแสไฟฟา้ ของเคอร์ชอฟฟ์

เม่อื แทนค่า ในสมการข้างตน้ จะได้สมการความสมั พนั ธ์ คือ

คอื A หรือ อตั ราขยายแรงดัน (voltage gain)
จะเห็นได้ว่าค่าอตั ราขยายแรงดันมีคา่ ตดิ ลบ ซึง่ เป็นชใี้ หเ้ ห็นวา่ วงจรดังกล่าวทาหนา้ ท่ีกลับสญั ญาณ

แผนการจัดการเรยี นรู้ หนว่ ยท่ี 3

การประยุกตใ์ ช้ไอซีในวงจรดิจติ อล วงจรมัลติ สอนครง้ั ที่ 7-8

ไวเบรเตอร์ วงจรแสดงผลและวงจรขบั ชั่วโมงรวม 32

จา่ นวนช่ัวโมง 8

1. สาระสาคญั
การประยุกต์ใช้ไอซีในวงจรดิจิตอลมีรปู แบบหลากหลาย เช่น วงจรสวติ ช์สัมผสั และวงจรนับทตี่ อ้ งอาศัยไอซี

เบอร์ CD4011 และ CD4020 สามารถปิด – เปิดโหลดในวงจรไดง้ า่ ยและสามารถต่อเปน็ วงจรนบั เลขฐานสองได้
ตามลา่ ดบั

- วงจรมลั ติไวเบรเตอร์ คือวงจรท่ผี ลิตรปู คลน่ื สี่เหลี่ยมออกทางเอาตพ์ ุตโดยใช้ไอซีเบอร์ CD4047 สามารถผลิต
รูปคล่นื สเี่ หลีย่ มได้ 3 แบบ

- วงจรแสดงผลด้วยหลอด LED จ่าเปน็ ต้องคา่ นวณค่าความตา้ นทานทีต่ ่ออนุกรมกบั LED อย่างถูกต้องโดย
กระแสไฟฟา้ LED ท่ีเหมาะสมมีคา่ ระหวา่ ง 10 mA ถึง 30 mA ส่วนแรงดนั ไฟฟา้ ของหลอด LED มีค่าระหวา่ ง 1.5 V
ถงึ 2 V

- วงจรขบั อยสู่ ว่ นหนา้ ของวงจรแสดงผล ซึ่งวงจรขบั น้ันมที ้ังไอซีและทรานซสิ เตอร์ การประยกุ ตใ์ ชง้ านวงจร
แสดงผลและวงจรขับได้แก่ วงจรไฟท้ายจักรยาน เปน็ ตน้
2. สมรรถนะประจาหน่วยการเรียนรู้

แสดงการทดสอบวงจรไฟท้ายจักรยานที่ใชไ้ อซี 555

3. จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้
3.1 ด้านความรู้
3.1.1 อธบิ ายหลกั การทา่ งานวงจรแสดงผลและวงจรขับของวงจรไฟทา้ ยจักรยานทใ่ี ช้ไอซเี บอร์ 555
3.1.2 อธบิ ายหลักการทา่ งานวงจรขบั หลอด LED ที่ใช้ในรถยนต์
3.2 ด้านทักษะ
3.2.1 ทดสอบวงจรสวิตชส์ มั ผัสโดยใช้ไอซีดจิ ติ อลเบอร์ CD4011 และ CD4020
3.2.2 ทดสอบวงจรฟลิปฟลอปท่เี ก่ยี วข้องกับวงจรนับเลขฐานสอง
3.2.3 ทดสอบวงจรอะสเตเบลิ มลั ติไวเบรเตอรโ์ ดยใช้ไอซีดิจิตอลเบอร์ CD4047 เพ่ือผลติ รปู คลนื่ สีเ่ หลยี่ ม

3.3 คณุ ลักษณะอนั พงึ ประสงค์
3.3.1 ท่างานด้วยความปลอดภัยความประณีตและมเี จตคตทิ ดี่ ีในการท่างาน

4. สาระการเรยี นรู้
4.1 วงจรดิจิตอลและวงจรฟลิปฟลอป
4.2 วงจรมลั ตไิ วเบรเตอร์
4.3 วงจรแสดงผลและวงจรขบั

5. กจิ กรรมการเรยี นรู้
5.1 การน่าเขา้ สบู่ ทเรยี น
5.1.1. ครเู รียกชอ่ื สา่ รวจการแต่งกายของผู้เรียน การเตรยี มอุปกรณ์การเรียน พรอ้ มบันทกึ ลงในแบบ

ประเมนิ ผลคณุ ธรรม และจริยธรรม
5.1.2. ครแู จ้งจุดประสงค์การเรียนรู้และความสา่ คัญของเนื้อหาในหนว่ ยการเรียนรู้
5.1.3. ผ้เู รียนทา่ แบบทดสอบก่อนเรียน

5.2 การเรียนรู้
5.2.1. ผู้สอนอธิบายเน้ือหาโดยใช้สื่อการสอนประกอบการบรรยายและอภิปรายร่วมกับผู้เรียน เพื่อให้ได้

สาระของการเรยี นรู้การประยกุ ตใ์ ช้ไอซีในวงจรดจิ ิตอล วงจรมลั ติไวเบรเตอร์ วงจรแสดงผลและวงจรขบั
5.2.2. ผูส้ อนใหผ้ ู้เรยี นฝึกปฏบิ ัตใิ บงาน เร่ือง ไอซใี นวงจรดจิ ิตอล วงจรมลั ตไิ วเบรเตอร์ วงจรแสดงผลและ

วงจรขับ
5.3 การสรุป
5.3.1. ผสู้ อนสรุปบทเรยี นเร่ืองการประยกุ ตใ์ ช้ไอซใี นวงจรดจิ ติ อล วงจรมัลตไิ วเบรเตอร์ วงจรแสดงผลและ

วงจรขับ และถาม-ตอบทบทวนความรคู้ วามเขา้ ใจของผูเ้ รยี น
5.3.2. ผู้สอนให้ผู้เรียนท่ากจิ กรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ
5.3.3. ผู้สอนให้ผ้เู รียนทา่ แบบทดสอบเพอ่ื ประเมนิ ผลหลังการเรยี นรู้
5.3.4. ผูส้ อนมอบหมายให้ผ้เู รียนอ่านเนื้อหาท่ีจะเรียนในครง้ั ตอ่ ไป

6. สอ่ื และแหล่งการเรยี นรู้
6.1 สอื่ ส่งิ พมิ พ์
6.1.1 หนงั สอื เรียนวชิ าวงจรไอซแี ละการประยกุ ต์ใช้งาน
6.2 ส่อื โสตทัศน์
6.2.1 สื่อประกอบการสอน PowerPoint เรอื่ ง การประยุกต์ใช้ไอซใี นวงจรดิจิตอล วงจรมัลตไิ วเบรเตอร์

วงจรแสดงผลและวงจรขบั

6.3 หุ่นจ่าลองหรือของจรงิ
-

6.4 อืน่ ๆ

7. เอกสารประกอบการเรียนรู้
7.1 ใบงาน เรื่อง วงจรดจิ ติ อล วงจรมัลตไิ วเบรเตอร์ วงจรแสดงผลและวงจรขับ

8.การบรู ณการ
-

9. การวัดและการประเมนิ ผล
9.1 คะแนนจากการท่ากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ

9.2 คะแนนจากการปฏิบตั งิ านทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมนิ คุณธรรมจรยิ ธรรม
9.4 คะแนนจากการท่าแบบทดสอบเพ่ือประเมินผลหลังการเรียนรู้

10. เนือ้ หาสาระการสอน/การเรียนรู้
ความหมายของวงจรฟลิปฟลอป
ฟลิปฟลอป (Flip Flop) หมายถึง วงจรดิจติ อลท่ีเปลี่ยนสถานะทางเอาต์พตุ เป็น 2 เอาต์พุต โดยท่ีเอาตพ์ ุตทง้ั

สองจะมสี ถานะตรงขา้ มกนั ฟลิปฟลอปจงึ เปน็ หน่วยความจ่าพ้นื ฐานที่สร้างข้ึนโดยใช้ลอจิกเกต และสามารถเก็บข้อมูล
ขนาด 1 บิต ไวไ้ ดน้ านจนกวา่ จะมสี ัญญาณไปกระตุ้น

สญั ญาณนาฬิกา
วงจรฟลปิ ฟลอปจะเปลย่ี นสถานะเมื่อมสี ัญญาณกระตนุ้ (TriggerPulse) ซง่ึ กค็ ือสญั ญาณนาฬิกา (Clock
Wave Form) โดยท่ัวไปอาจจะเรียกอกี อย่างวา่ สัญญาณคลอ็ ค (Clock Pulse ; CK)
อาร์เอสฟลปิ ฟลอป
อาร์เอสฟลปิ ฟลอป (RS Flip Flop) (Data Input) 2 ขั้ว คือ S (Set) และ R (Reset) ด้านเอาต์พตุ มี 2 ขัว้
เชน่ กนั คือ Q และ Q (อ่านวา่ ควิ บาร์) คา่ วา่ Set หมายถึง การท่าให้ฟลิปฟลอปอยู่ในสถานะ “1” (Q = 1) สว่ นค่า
ว่า Reset หมายถึง หมายถึง การท่าให้ฟลิปฟลอปอยู่ในสถานะ “0” (Q = 0) ดังนัน้ การทา่ งานของอารเ์ อสฟลิปฟลอ
ปจงึ ขน้ึ อยู่กบั สญั ญาณนาฬิกา หรอื ตามจงั หวะของพัลส์

ทีฟลิปฟลอป
ทฟี ลปิ ฟลอป (T Flip Flop) จะมดี าตาอนิ พุตเพยี งขวั้ เดียว คือ ขว้ั T การท่างานจะท่าใหเ้ อาต์พุตมีสถานะตรงกัน
ข้ามกบั เอาต์พุตเดิมเสมอ ทีฟลิปฟลอปจงึ เป็นองค์ประกอบท่สี า่ คัญในวงจรนบั ซึ่งดัดแปลงมาจากอาร์เอสฟลปิ ฟลอป
แบ่งได้เป็น 2 ชนดิ คอื ทีฟลปิ ฟลอปแบบขอบขาขึ้น และทฟี ลิปฟลอปแบบขอบขาลง
ดฟี ลิปฟลอป
ดฟี ลิปฟลอป (D Flip Flop) จะมดี าตาอินพุตเพียง 2 ขั้ว คอื D (Data) และสัญญาณกระต้นุ CK (Clock
Pulse) ข้อมูล 0 หรือ 1 จะถูกป้อนเขา้ ท่ีขว้ั D รอจนกระทงั่ สัญญาณนาฬกิ า CK มีพลั ส์เกดิ ขน้ึ กจ็ ะนา่ ข้อมูลจาก
ขวั้ D ในขณะนน้ั ไปแสดงผลทีเ่ อาต์พุต โดยท่ขี ้อมูลนน้ั จะยงั คงคา้ งอยทู่ ี่เอาต์พุต หรือเก็บรักษาข้อมูลไวต้ ลอด รอจนกวา่
จะมพี ลั ส์จากขั้ว CK เขา้ มากระตนุ้ จึงจะน่าข้อมลู จากขัว้ D ไปแสดงผลทเ่ี อาต์พุต และเป็นเช่นน้เี ร่ือยไป
เจเคฟลิปฟลอป
เจเคฟลปิ ฟลอป (JK Flip Flop) มขี ้ัวดาตาอนิ พุต 3 ข้ัว คือ ขว้ั J ขว้ั K และข้ัวสญั ญาณกระตุ้น (CK) เป็นฟลปิ
ฟลอปท่ีพัฒนามาจากอาร์เอสฟลิปฟลอป (R = K และ S = J) กลา่ วคือ ในอารเ์ อสฟลปิ ฟลอป เม่ืออินพตุ เปน็ 1 ท้ังข้ัว
เซ็ต และรีเซ็ต เอาต์พตุ ท่ีไดจ้ ะเป็น 0 การใช้ประโยชน์จากสถานะนจี้ ึงเปน็ ไปไม่ได้เพราะเอาต์พตุ ไม่ตรงขา้ มกัน ให้
หลกี เล่ยี งการใชง้ านสภาวะน้ี ถ้าขั้วเจและเคเป็น 1 เจเคฟลิปฟลอปจะท่างานเหมือนกบั ทีฟลปิ ฟลอป คือ เอาต์พุต Q จะ
เป็น 1 และ 0 สลบั กันไป
วงจรนบั

วงจรนับ (Counter Circuit) คอื วงจรดิจิตอลท่ีท่าหน้าที่นับจ่านวนพลั ส์ของสัญญาณนาฬิกาที่ป้อนเขา้ มาทาง
อินพุต ภายในวงจรนับจะประกอบดว้ ยฟลิปฟลอปจา่ นวนมากน่ามาต่อเรียงกันหลาย ๆ ภาค ซึ่งใช้กนั มากในเครื่อง
คอมพิวเตอร์

วงจรนับขึน้ เปน็ วงจรนบั ขึ้นขนาด 4 บติ ท่ีใช้เจเคฟลิปฟลอปก่าหนดให้ขว้ั J และ K มีลอจิก 1 ตลอดเวลา
สญั ญาณอนิ พตุ จะถูกปอ้ นเข้าที่ข้วั สญั ญาณนาฬกิ า CK ซึ่งทา่ งานแอกทีฟโลว์ (Active Low)

วงจรนบั ลง เม่อื ฟลิปฟลอปถูกกระตุน้ คร้ังแรก เอาต์พุตทุกตัวจะมีระดบั ลอจิก 1 ซ่ึงเทียบไดก้ ับเลขฐานสิบ คือ 15
หลงั จากนนั้ เม่ือถกู กระตุ้นแล้วจะมคี ่าลดลงเรื่อย ๆ ครัง้ ละหนง่ึ จนกระทั่งเป็นศูนย์

แผนการจัดการเรียนรู้ หนว่ ยท่ี 4

ไอซไี ทเมอร์ สอนคร้ังที่ 9-10
ช่วั โมงรวม 40

จ่านวนชว่ั โมง 8
1. สาระสาคัญ

ไอซีไทเมอร์เป็นไอซีทท่ี ่างานเกี่ยวกับวงจรต้งั เวลา มลี กั ษณะเป็นวงจรมลั ติไวเบรเตอร์มีท้ังแบบอะสเตเบลิ
และโมโนสเตเบิล ท่าหน้าทผ่ี ลติ ความถ่อี อสซิลเลเตอร์ โดยใชอ้ ปุ กรณ์ภายนอกต่อร่วมเป็นตวั ตา้ นทานกับตัวเก็บประจุ
ไฟฟา้
2. สมรรถนะประจาหน่วยการเรียนรู้

แสดงการทดสอบ สภาพดีและเสียของไอซี 555

3. จุดประสงคก์ ารเรียนรู้
3.1 ด้านความรู้
3.1.1 อธิบายความหมายและเขยี นโครงสรา้ งภายในไอซไี ทเมอรเ์ บอร์ 555 ได้
3.2 ด้านทกั ษะ
3.2.1 ทดสอบวงจรอะสเตเบลิ มลั ติไวเบรเตอร์โดยใชไ้ อซีเบอร์ 555
3.2.2 ทดสอบสภาพดแี ละเสยี ของไอซีไทเมอรเ์ บอร์ 555
3.3 คุณลักษณะอันพึงประสงค์
3.3.1 ทา่ งานด้วยความปลอดภยั ความประณีตและมีเจตคตทิ ่ดี ีในการท่างาน

4. สาระการเรยี นรู้
4.1 โครงสรา้ งภายในไอซีไทเมอร์เบอร์ 555
4.2 วงจรอะสเตเบลิ มัลตไิ วเบรเตอรใ์ ช้ไอซี 555
4.3 วงจรโมโนสเตเบลิ มลั ติไวเบรเตอรใ์ ชไ้ อซี 555
4.4 วงจรทดสอบไอซไี ทเมอร์เบอร์ 555

5. กิจกรรมการเรียนรู้
5.1 การนา่ เข้าสู่บทเรียน
5.1.1. ครเู รยี กช่อื ส่ารวจการแตง่ กายของผูเ้ รยี น การเตรียมอุปกรณ์การเรียน พรอ้ มบนั ทกึ ลงในแบบ

ประเมินผลคุณธรรม และจรยิ ธรรม
5.1.2. ครูแจ้งจดุ ประสงค์การเรียนรู้และความส่าคญั ของเน้อื หาในหน่วยการเรียนรู้
5.1.3. ผู้เรยี นท่าแบบทดสอบก่อนเรยี น

5.2 การเรียนรู้
5.2.1. ผสู้ อนอธิบายเนื้อหาโดยใช้สื่อการสอนประกอบการบรรยายและอภิปรายรว่ มกบั ผู้เรียน เพ่อื ให้ได้

สาระของการเรยี นรู้การประยุกต์ใชไ้ อซีเบอร์ 555
5.2.2. ผสู้ อนให้ผ้เู รยี นฝึกปฏิบตั ิใบงาน เรื่อง ไอซเี บอร์ 555

5.3 การสรปุ
5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเรื่องการประยุกต์ใช้ไอซีไอซีเบอร์ 555 และถาม-ตอบทบทวนความรู้ความ

เข้าใจของผเู้ รียน
5.3.2. ผู้สอนใหผ้ เู้ รียนท่ากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
5.3.3. ผสู้ อนให้ผเู้ รยี นทา่ แบบทดสอบเพอ่ื ประเมนิ ผลหลงั การเรียนรู้
5.3.4. ผสู้ อนมอบหมายให้ผเู้ รียนอ่านเนอื้ หาทีจ่ ะเรียนในครัง้ ต่อไป

6. ส่ือและแหลง่ การเรยี นรู้
6.1 สือ่ สิง่ พิมพ์
6.1.1 หนงั สือเรยี นวชิ าวงจรไอซีและการประยุกต์ใชง้ าน
6.2 สื่อโสตทัศน์
6.2.1 สื่อประกอบการสอน PowerPoint เรอ่ื ง การประยกุ ต์ใช้ไอซีเบอร์ 555
6.3 หนุ่ จ่าลองหรอื ของจรงิ
-
6.4 อื่นๆ

7. เอกสารประกอบการเรยี นรู้
7.1 ใบงาน เรือ่ ง ไอซีเบอร์ 555

8.การบูรณการ
-

9. การวัดและการประเมินผล
9.1 คะแนนจากการท่ากิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบัติงานทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมินคุณธรรมจริยธรรม
9.4 คะแนนจากการท่าแบบทดสอบเพ่อื ประเมินผลหลังการเรียนรู้

10. เน้ือหาสาระการสอน/การเรียนรู้
ไอซตี ั้งเวลา 555
วงจรต้ังเวลามคี วามเท่ยี งตรงคอ่ นข้างสงู จ่าเป็นต้องใช้วงจรโมโนสเตเบ้ลิ ่ซง่ สว่ นมากนิยมใชไ้ อซี

เบอร์ 74121, 74122, 74123 อย่างไรก็ตาม การควบคุมจุดชนวน (Trigger) ของสญั ญาณอนิ พุตไอซตี ระกูล
74 สามารถกระท่าไดย้ าก และมเี ง่ือนไขมาก แต่ถ้าการหนว่ งเวลานานกว่าครง่ึ นาทีและโหลดต้องการกระแส
สูงจะใช้ไอซีต้ังเวลาเบอร์555 แทน ในการท่างานของวงจรโมโนสเตเบ้ลิ (Monostable) จะแบ่งเปน็ 2 สภาวะ คือ
สภาวะท่คี งทีแ่ ละสภาวะท่ีไม่คงท่ี โดยปกตวิ งจรโมโนสเตเบลิ้ จะอยู่ในสภาวะคงที่ จนกวา่ จะมสี ญั ญาณจุดชนวน เข้า
มากระตุ้น จากนั้นเอาต์พุทจะเปลี่ยนสภาวะจากเดมิ เกิดการหนว่ งเวลาด้วยค่าของเวลาที่แนน่ อน และกลับสู่สภาวะ
ปกตเิ ช่นเดมิ

ไอซที ี่นยิ มมาสร้างเป็นวงจรต้ังเวลาได้ดีทีส่ ุดเบอร์หน่ึง คอื ไอซเี บอร์555 เพราะมีคุณสมบัติในการ

หน่วงเวลาได้ดแี ละนานพอสมควร

คณุ สมบตั ิของไอซี555 แต่ละขา
ขา 1 กราวด์ (Ground) ขาไฟเลี้ยงที่มีศักย่เป็นลบ
ขา 2 ทริกเกอร์ (Trigger) เป็นขาที่มีความไวหรือตรวจสอบแรงที่มีค่า 1/3 ของแหล่งจ่าย +Vcc และ
จะเกดิ การจุดชนวนของอนิ พุต (Input) ท่าใหเ้ อาตพ์ ุต (Output) เปล่ียนจากระดับต่า เป็นระดับสูง โดยท่ัว ไป ความ
กว้างของพัลสท์ จี่ ะมาจดุ ชนวนอนิ พตุ ได้นั้น ต้องมีคา่ เวลามากกว่า 1 ไมโครวนิ าที ( ) ขน้ึ ไป
ขา 3 เอาตพ์ ุต (OutPut) แรงดนั เอาต์พตุ ที่เกิดขนึ้ สา่ หรบั เอาต์พุตระดบั สงู มีศักย์ไฟฟ้าต่า กว่า +Vcc ประมาณ
1.7 V ส่าหรบั เอาต์พตุ ระดับต่าน้ัน จะข้ึนอยู่กับแหลง่ จ่ายไฟทป่ี ้อน
ขา 4 รเี ซต (Reset) เมื่อตอ้ งการให้เอาต์พุตอยู่ในระดับต่า ตอ้ งป้อนศักยไ์ ฟฟา้ ทีข่ านี้ประมาณ 0.7 V
โดยกระแสซงิ กม์ คี ่า 0.1 mA คา่ ของเวลาประวงิ ในการทา ใหเ้ อาต์พุตเปลยี่ นเปน็ ระดบั ตา่ มคี ่า 0.5 ซ่ึงค่า
น้ีเป็นคา่ ตา่ สุดของความกว้างของพัลซท์ ่ีจะมาควบคุมขาน้ีในกรณีท่ีไมต่ ้องการใชขา้ นี้กค็ วรต่อเข้ากบั +VCC
ขา 5 กระแสซิงก์ ทเ่ี ข้ามาขาน้ีสามารถรับได้ใกล่เคยี งกับขาเอาต์พตุ ดงั น้ัน คา่ แรงดันที่มีค่า 2/3
+VCC ซ่งึ เป็นแรงระดับ สูงท่ใี ช้ในการเปรยี บเทียบ ปกติในการทา่ งานขานจี้ ะไม่ถูกใช้แต่ควรใช้ตวั เก็บประจุ
คา่ 0.01 F ตอ่ ลงกราวด่เพ่ือไมใ่ ห้ถูกรบกวนจากสัญญาณรบกวนขณะทา่ งาน
ขา 6 เทรสโฮล (Threshold) ถ้าศักยไ์ ฟฟ้าที่ขาน้ีมีค่าสงู ถงึ 2/3 ของ +VCC จะเปน็ ระดบั ทมี่ ีความไว
ตอ่ การเปลี่ยนแปลง คือ จะทา ให้สภาวะเอาต์พตุ เปลย่ี นแปลงจากระดับสูงเป็นระดับด่า
ขา 7 ดสิ ชารจ์ (Discharge) ขานต้ี ่อกบั ขาคอลเลกเตอร์ (Collector) ของทรานซิลเตอร์ (Transistor)
ซ่งึ อยภู่ ายในตัวไอซโี ดยขาอมิ ิตเตอรต์ ่อลงกราวด์ (Ground) ทรานซลิ เตอร์ (Transistor) นี้จะทา่ หน้าท่ี
กา่ หนดเวลาของระดับเอาต์พุต ถา้ เอาต์พุตอยใู่ นระดับต่า ทรานซลิ เตอรน์ ี้จะมคี วามต้านทานต่า ในขณะท่ี
ทรานซสิ เตอรม์ ีความต้านทานต่า ตัวเกบ็ ประจุจะสามารถคายประจุผ่านทรานซลิ เตอร์นี้ได้
ขา 8 ไฟเลี้ยง ต้องจา่ ยแหล่งจา่ ยไฟตรงทม่ี ีศักย่เป็นบวก มคี า่ อยู่ระหว่าง 5 โวลท์ ถงึ 15
โวลทแ์ ม้วา่ จะทา่ งานในช่วงแรงดัน ท่ตี า่ งกัน แตล่ ะชว่ งของเวลาทา่ งานทีเ่ ปลยี่ นไปยังคงมีคา่ น้อยมาก คอื
รอ้ ยละ 0.1 ตอ่ การเปล่ียนแรงดนั 1 โวลท์
วงจรอะสเตเบล้ิ โดยใช้ไอซี 555
การท่างานของวงจร
1. เม่ือป้อนแหลง่ จา่ ย +VCC เขา้ วงจรจะมีกระแสไฟฟ้าส่วนหน่ึงไหลผ่าน Rt1 และ Rt2 มาประจุ
ท่ี Ct ทา่ ให้แรงดนั ที่ตกคร่อม Ct มีค่าสงู ขน้ึ จนถึง 1/3 ของแหลง่ จ่าย +VCC ขา 2 ซ่ึงมีความไวต่อแรงดัน
น้ีจะจุดชนวนท่าให้เอาต์พตุ เปล่ียนระดับจากระดับต่า Low เปน็ ระดบั สูงทันที
2. แรงดันทตี่ กคร่อม Ct จะคา่ สงู ขน้ึ เรื่อยๆ จนมีระดับแรงดัน 2/3 ของแหล่งจา่ ย +Vcc ขา 6 ซึง่ มี
ความไวตอ่ แรงดัน น้ีจะตรวจจับ ท่าให้เอาต์พตุ เปลี่ยนจากระดับ สูงเป็นระดบั ตา่ และเป็นผลทา่ ใหข้ า 7 มี
ต้านทานต่า Ct จะคายประจุผ่านลงกราวดท์ ่ีขา 1 เมื่อศักย์ไฟฟ้าตกคร่อม Ct มีค่าลดลงเรอ่ื ยๆ จนถึง
1/3 +VCC จะท่าใหข้ า 2 ที่ต่ออยู่กับขา 6 มีความไวตอ่ ระดับของศกั ย์ไฟฟ้าขนาดนี้ดว้ ย จงึ ทา่ ให้เอาต์พุต
เปลี่ยนจากระดับต่า เป็นระดับสูงอกี ครั้ง

3. การทเ่ี อาตพ์ ุต (Output) เปลยี่ นจากระดับของศักย์ไฟฟา้ ตา่ เปน็ ระดบั สงู ท่าใหข้ า 7 มคี วามต้านทานสูงตัว
เก็บประจุ Ct ประจผุ ่านและใหม่อีกครั้ง ซ่ึงทั้งหมดน้ีกเ็ ป็นหน่ึงรอบของการทา่ งาน

การเลือกใชต้ ัวตา้ นทานและตวั เก็บประจุในวงจรต้ังเวลา
1. กา่ หนด Rt ไม่ใหม้ ีค่าตา่ กว่า 10K เพราะต้องการประหยัดพลังงานและไม่ต้องการใหค้ วามกว้าง
ของพัลส์แคบจนเกินไป
2. คา่ ตา่ สุดของตวั เก็บประจมุ ีค่า 100PE น้ันกา่ หนดขึ้นมาเพ่ือป้องกันผลท่ีอาจจะเกิดจากความจุค้าง
3. ค่าสงู สดุ ของ Rt กา่ หนดจากกระแสเทรสโฮล รวมกับกระแสรัว่ ไหลท่ีขาดสิ ชารจ์ และกระแส
ร่ัวไหลของตัวเก็บประจุ
4. คา่ สูงของตัวเกบ็ ประจุถกู จา่ กัดอยู่ทค่ี ่ากระแสร่วั ไหลไมใ่ ชค่ า่ ความจุ แตค่ า่ ของกระแสรวั่ ไหลนั้น
ขนึ้ อยกู่ ับตวั เก็บประจแุ ละใช้งานด้วย โดยทั่วไปตัวเกบ็ ประจุทม่ี คี า่ ของกระแสรว่ั ไหลตา่ สามารถมีค่าได้สงู ถึง
1000
5. ส่าหรับงานทั่ว ไป สมั ประสทิ ่ธต์ ่ออุณหภมู ิของตัวต้านทานทใ่ี ชค้ วรใช้อยู่ในชว่ ง 200 ถงึ 500ppm/ ทงั้ ชนิด
คารบ์ อน และคาร์บอนฟลิ ม์ ใช้ค่าผิดพลาด 5 ถงึ ร้อยละ 10
6. สา่ หรบั งานทต่ี ้องการความเทีย่ งตรงสงู ตัวต้านทานควรใช้ชนิดฟลิ ์มโลหะ ทีม่ คี ่าความผดิ พลาด
0.1 ถึงรอ้ ยละ 5 สมั ประสิท่ธ์ต่ออุณหภูมมิ ีค่า 25 ถงึ 100c
7. โดยทั่ว ไปตัวต้านทานที่ใช้มกั อยู่ระหว่าง 100 โอห์ม ถึง 1 เมกะโอห์ม แตถ่ ้าต้องการใช้คา่ ความ
ต้านทานสงู มากกว่าน้ัน ควรใช้ตวั ต้านทานที่มีความแน่นอนและเสถยี รภาพต่ออุณหภมู ิด(ี c) ซึ่งหาได้ยากและราคาแพง
8. ตัวต้านทานที่ใช้กา่ หนดคา่ เวลา ควรหลีกเล่ยี งการใช้ตวั ต้านทานชนิดปรับคา่ ใหโ้ ดยเฉพาะอย่างยิ่ง
แบบคาร์บอน ถ้าจ่าเปน็ ต้องใช้ให้อยู่่ในช่วงทแ่ี คบๆ
9. ตัวเก็บประจุไม่ควรไมค่ วรขนาดใหญ่ และควรใช้ค่าผดิ พลาดไมเ่ กนิ ร้อยละ 5 มีกระแสรั่วไหลต่า
มสี มั ประสทิ ่ธ์ต่ออุณหภมู ิต่าและไดอเิ ลก็ ตริก มีการดูดกลืนดี
10.ตัวเกบ็ ประจุจะต้องสามารถประจุและคายประจุได้ไว้เมอ่ื ปลายข้ัวทง้ั สองต่อถงึ กัน ไดอิเลก็ ตริก
ต้องไม่เกบ็ พลังงานคา้ งขณะท่าการประจุ ซึ่งถา้ มีการเก็บพลังงานไว้หลายเปอรเ์ ซ็นต์แล้ว จะเปน็ ผลเสยี ในการ
ต้ังเวลา คือ เวลาที่ต้ังจะไม่เริ่มจากศนู ย์
11.ตัวเกบ็ ประจชุ นดิ อิเล็กโทรลติ กิ ไม่ควรใช้เน่ืองจากมคี า่ ผดิ พลากมากเสถยี รภาพไม่ดียกเว้นจะใช้
ในวงจรที่ไมต่ ้องการความแน่นอน แทนตาอิเลก็ โทรลติ ิก สามารถใชง้ านในวงจรต้ังเวลาได้ดแี ตต่ ้องอยู่
ในช่วงอณุ หภูมิ0 องศา ถึง 50 องศา

แผนการจัดการเรยี นรู้ หน่วยท่ี 5

ไอซีเรกเู ลเตอร์ สอนครง้ั ท่ี 11-12
ช่ัวโมงรวม 48

จา่ นวนชว่ั โมง 8

1. สาระสาคัญ
แหล่งจ่ายไฟถือเป็นหัวใจของวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ โดยเฉพาะอย่างยง่ิ แหล่งไฟกระแสตรง โดยทัว่ ๆ ไป แล้วแหล่งไฟ

กระแสตรงจะมหี ลายชนิด ทง้ั นจ้ี ะขนึ้ อยู่กบั ลักษณะของการเลือกใช้งาน แหล่งจ่ายไฟกระแสตรงทจ่ี ะถือ ว่ามี
ประสทิ ธิภาพในการท่างานสูง จะต้องมีการป้องกนั แรงดันเกนิ ขณะท่ีโหลดเปล่ยี นแปลงท้ังด้านแรงดนั อินพุตและ
อณุ หภูมเิ พอ่ื ให้ไดแ้ หล่งจ่ายไฟมปี ระสิทธภิ าพ และเสถยี รภาพสูงสดุ รวมถึงความสะดวกและรวดเรว็ ในการใช้งาน
2. สมรรถนะประจาหนว่ ยการเรียนรู้

บอกหลักการของวงจรเร็กกเู ลเตอร์แรงดันได้
3. จุดประสงคก์ ารเรียนรู้

3.1 อธิบายความหมายและหนา้ ที่ของไอซีเรกเู ลเตอร์
3.2 จ่าแนกไอซีเรกูเลเตอร์ตระกลู 78xx และไอซีเรกเู ลเตอร์ตระกูล 79xx
3.3 ทดสอบวงจรใช้งานไอซีเรกเู ลเตอร์ตระกูล 78xx
3.4 ออกแบบวงจรไอซีเรกูเลเตอรเ์ บอร์ LM317 และ LM350
3.5 ทดสอบไอซเี รกูเลเตอร์เบอร์ TL431 ท่มี โี ครงสร้างภายในเปน็ ซีเนอร์ไดโอด
4. สาระการเรียนรู้
4.1 บอกหลักการของวงจรเร็กกเู ลเตอร์แรงดนั ได้
4.2 ออกแบบวงจรเรก็ กูเลเตอร์แรงดันโดยใช้ออปแอมป์รว่ มทา่ งานในวงจรได้
4.3 เลือกและประยุกต์ใช้งานวงจรเร็กกเู ลเตอร์แรงดันไดถ้ ูกตอ้ ง
5. กจิ กรรมการเรียนรู้

5.1 การนา่ เข้าสบู่ ทเรียน
5.1.1. ครูเรียกชื่อ สา่ รวจการแต่งกายของผ้เู รยี น การเตรียมอุปกรณก์ ารเรียน พรอ้ มบันทกึ ลงในแบบ

ประเมินผลคณุ ธรรม และจริยธรรม
5.1.2. ครแู จ้งจดุ ประสงค์การเรียนรู้และความสา่ คญั ของเนื้อหาในหนว่ ยการเรยี นรู้
5.1.3. ผเู้ รยี นทา่ แบบทดสอบก่อนเรียน

5.2 การเรยี นรู้
5.2.1. ผู้สอนอธิบายเนื้อหาโดยใช้สือ่ การสอนประกอบการบรรยายและอภปิ รายรว่ มกับผูเ้ รยี น เพื่อให้ได้

สาระของการเรียนรู้การประยุกตใ์ ชไ้ อซีเรกูเลเตอร์
5.2.2. ผสู้ อนให้ผเู้ รยี นฝกึ ปฏบิ ตั ใิ บงาน เรื่อง ไอซีเบอร์ IC78xx และ 79xx

5.3 การสรุป

5.3.1. ผู้สอนสรปุ บทเรียนเร่ืองการประยกุ ต์ใชไ้ อซีเรกเู ลเตอร์และถาม-ตอบทบทวนความรคู้ วามเข้าใจของ
ผเู้ รียน

5.3.2. ผู้สอนให้ผ้เู รยี นท่ากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
5.3.3. ผ้สู อนใหผ้ ู้เรยี นท่าแบบทดสอบเพ่ือประเมนิ ผลหลังการเรยี นรู้
5.3.4. ผู้สอนมอบหมายใหผ้ ้เู รียนอ่านเนือ้ หาทจี่ ะเรียนในคร้ังต่อไป
6. สอื่ และแหลง่ การเรยี นรู้

6.1 สอ่ื สง่ิ พมิ พ์
6.1.1 หนงั สือเรียนวชิ าวงจรไอซีและการประยกุ ตใ์ ช้งาน

6.2 ส่ือโสตทัศน์
6.2.1 ส่อื ประกอบการสอน PowerPoint เร่ือง การประยุกต์ใช้ไอเรกูเลเตอร์

6.3 หนุ่ จา่ ลองหรอื ของจรงิ
-

6.4 อนื่ ๆ
7. เอกสารประกอบการเรยี นรู้

7.1 ใบงาน เรือ่ ง ไอซเี บอร์ IC78xx
8.การบรู ณการ

-
9. การวัดและการประเมินผล

9.1 คะแนนจากการท่ากิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบัติงานทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมินคณุ ธรรมจริยธรรม
9.4 คะแนนจากการท่าแบบทดสอบเพอื่ ประเมนิ ผลหลังการเรยี นรู้

10. เน้ือหาสาระการสอน/การเรียนรู้
สสารตา่ งๆ ประกอบด้วยโมเลกลุ และแตล่ ะโมเลกุลประกอบดว้ ยอะตอมหลายๆอะตอม ในอะตอมหนึ่ง อะตอม

จะประกอบไปด้วยอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบนวิ เคลียสภายในนวิ เคลยี สยังประกอบไปด้วยโปรตรอนกับ นิวตรอน โดย
อิเล็กตรอนมปี ระไฟฟ้าเป็นลบโปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก นิวตรอนมีสภาพเปน็ กลางทางไฟฟ้า สารกง่ึ ตวั นา่ ชนดิ เอ็น
(N-Type) ไดจ้ ากการนา่ สารก่ึงตวั นา่ บริสทุ ่ธ์ผสมกับสารทม่ี ีวาเลนซ์อเิ ล็กตรอน 3 ตวั และ สารกงึ่ ตวั น่าชนดิ พี (P-Type)
ไดจ้ ากการน่าสารกงึ่ ตัวน่าบรสิ ทุ ่ธ์ผสมกับสารทม่ี วี าเลนซ์อเิ ลก็ ตรอน 5 ตวั ไดโอด เป็นอุปกรณอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์ท่ีได้จาก
การนา่ สารกง่ึ ตวั นา่ ชนิดเอน็ และชนดิ พมี าต่อชนกนั มีคณุ สมบัตินา่ กระแสไฟฟา้ ได้ทิศทางเดยี วการจัดแรงไฟให้สารกง่ึ
ตวั น่า เรยี กวา่ การใหไ้ บอัส ซงึ่ การให้ไบอัส มสี องอย่างคือ ฟอรเ์ วิร์สไบอัส และรเี วิรส์ ไบอัส ไอซีเรก็ ก่เลเตอรค์ ือไอซีที่ท่า
หนา้ ท่ีรกั ษาแรงดัน ท่ีเอาต์พุทของแหลง่ จ่ายไฟไห้ คงท่ีไม่ว่าโหลดจะเปลีย่ นแปลงไป วงจรเร็กกเู ลเตอร์แบ่งออกเป็น 3
อย่างคือ เรก็ กูเลเตอร์แบบอนุกรม (Series Regulator) เร็กกเู ลเตอรแ์ บบขนาน (Shunt Regulator) และเร็กกเู ลเตอร์

แบบสวติ ชงิ่ (Switching Regulator) ไอซี เรก็ ก่เลเตอรม์ ีหลายอย่างเชน่ เร็กก่เลเตอร์แรงดันคา่ คงที่ เรก็ ก่เลเตอร์เปลยี่ น
คา่ ได้
เร็กกเู ลเตอร์แบบขนาน (Shunt Regulator)

การทา่ งานของวงจรเร็กกเู ลเตอรแ์ บบขนาน โดยมแี รงดันอินพุต vin จา่ ยให้กบั วงจร มตี ัวต้านทาน RS ท่า
หนา้ ที่ในการจ่ากัดกระแสทจ่ี ะไหลผ่านวงจรทั้งหมด ตัวต้านทานท่ีปรบั ค่าได้ RP จะท่าการปรบั คา่ เอง โดยอตั โนมตั ิ
เพ่อื ใหแ้ รงดันที่เอาต์พุตคงทต่ี ลอด สมการของแรงดันเอาต์พุต vo=vin-Rs(Io+Ip)
เรก็ กูเลเตอร์แบบอนกุ รม (Series Regulator)

หลักการท่างานของเร็กกเู ลเตอรแ์ บบอนกุ รมนี้โดยมีการจา่ ยแรงดัน ทย่ี ังไมไ่ ด้มีการเรก็ กูเลทไปยงั โดย จะปรับ
คา่ ความตา้ นทานของตัวเองได้อตั โนมัติท่า ให้เกดิ แรงดัน ตกคร่อมท่คี ่าหนึ่ง จะไดแ้ รงดนั เอาต์พตุ เท่ากับ แรงดันอินพุต
ลบด้วยแรงดัน ตกคร่อมในตัวเร็กกเู ลเตอร์ ซึ่งผลของการปรับคา่ ทถ่ี ูกต้อง กจ็ ะท่าให้แรงดัน เอาตพ์ ุตตามที่ต้องการ และ
จากหลักการท่างานของเร็กกูเลเตอร์ชนดิ นี้เองทไ่ี ด้นา่ มาประยุกต์ทา่ เป็นไอซีเร็กก่เลเตอร์เบอรต์ ่างๆ ทั้งเบอร์78XX
เบอร์ 79XX และอ่ืนๆ อีก

แผนผังวงจรพ้ืนฐานของเร็กกเู ลเตอรแ์ บบอนกุ รม แผนผังวงจรพนื้ ฐานของเร็กก่เลเตอร์ชนิดนี้สามารถแบ่งออก
ได้3 ภาค ประกอบดว้ ย

1. วงจรแรงดันอา้ งองิ ซ่ึงเปน็ สว่ นทีเ่ ป็นอิสระต่อท้ังอุณหภูมแิ ละแรงดัน ที่จา่ ยให้กับ เรกก่เลเตอร์
2. วงจรขยายความผิดพลาด ท่าหนา้ ที่คอยเปรียบเทียบแรงดัน ระหว่างแรงดันอา้ งอิงและสดั สว่ นของ แรงดนั
เอาต์พุต ทีป่ อ้ นกลัลมาท่ีขาอินเวอรต์ ้ิงของออปแอมป์
3. ซรี สี พ์ าสทรานซิสเตอร์ ท่าหนา้ ที่จ่ายกระแสเอาต์พุตใ่ห้เพียงพอกับความต้องการของโหลด

ไอซีเรก็ กเู ลเตอร์สามขาชนิดจ่ายแรงดันคงที่
ไอซีเรก็ กเู ลเตอร์ภายในประกอบด้วยวงจรเร็กกูเลเตอรแ์ บบอนกุ รม มีขาต่อใช้งานสามขาประกอบดว้ ย ขา

อินพุต เอาต์พุต และกราวด์ ซึ่งจะจ่ายแรงดันคา่ ใดค่าหน่ึงโดยเฉพาะ โดยรวมเอาส่วนของวงจรป้อนกลับท่ี ประกอบด้วย
R1 และR2
ไอ.ซ.ี คมุ ค่าแรงดันแบบแรงดนั คงท่ี

ไอ.ซี.คมุ คา่ แรงดนั แบบแรงคงที่(Fixed Voltage Regulated ICs) ท่นี ยิ มใช้กันอย่าง แพร่หลาย คือ ไอซีสามขา
ในอนกุ รม 78xx ซึง่ เปน็ ไอซีคุมค่าแรงดนั แบบบวก และอนุกรม 79xx เปน็ ไอซีคุมคา่ แรงดันแบบลบ ซง่ึ มรี ายละเอียด
ดังตอ่ ไปน้ี
1 ไอ.ซี.อนุกรม 78xx และ 79xx ไอ.ซี.เรก็ กเู ลเตอร์อนกุ รม 78xx และ 79xx เปน็ ไปซแี บบสามขา ให้แรงดันเอาต์พตุ
คงท่ี ถ้าเปน็ อนุกรม 78xx จะมีหลายเบอร์ให้แรงดันเอาตพ์ ุตคงท่ี ที่ 5 V, 6 V, 8 V, 12 V, 15 V, 18 V, และ 24 V เป็น
แรงดนั เอาต์พุตบวก แต่ถ้าเป็นอนกุ รม 79xx จะให้แรงดนั เอาตพ์ ุตลบ ท่คี ่าแรงดนั เหมือนกับ 78xx เช่นเบอร์
7805=+5V และถา้ เปน็ 7905=-5V เปน็ ต้น ไอซีกลุ่มนี้ จะมี บรษิ ัทผู้ผลติ หลกั ๆ 5 ราย คอื โมโตโรล่า (MC) เนชน่ั แนล
เซมคิ อนดักเตอร์ (NS) เทก็ ซสิ อินสตรู เมนต์ (TI) ลเิ นยี ร์ เทคโนโลยี (LTC, Linear Technology) และทอมป์สนั (SEG,
Thompson) เป็นต้น สา่ หรบั ตวั ถังของไอซีเร็กกูเลเตอร์ อนกุ รม 78xx และ 79xx นี้ มี 2 แบบ คือ แบบตัวถงั พลาสตกิ
แบบ CASE 29 และ CASE 221A และ แบบตวั ถัง กระป๋องอะลูมเิ นียม (TO-3) ดังแสดง ในรปู (ก) และ (ข) ให้สงั เกตว่า
แมต้ ัวถงั ของ 78xx จะเหมือนกบั 79xx แตต่ า่ แหน่งขา IN, GND และ OUT จะแตกตา่ งกัน

คณุ สมบตั ทิ ่ีสาคญั ของ 78xx และ 79xx จะขอยกตัวอย่างคุณสมบัติของ 78xx และ 79xx ตามคู่มือผู้ผลิตของบรษิ ัท
โมโตโรล่า (MOTOROLA Linear/Interface ICs, Vol.1) ซ่ึงแบง่ 78xx ออกเป็น 3 กลมุ่ คือ
1. MC7800 (Three-Terminal Positive Voltage Regulators)
2. MC78M00 (Three-Terminal Medium Current Positive Voltage Regulators)
3. MC78T00 (Three-Ampere Positive Voltage Regulators)

และแบ่งอนกุ รม 79xx ออกเปน็ 2 กลมุ่ คือ
1. MC7900 (Three-Terminal Negative Voltage Regulators)
2. MC79L00 (Three-Terminal Low Current Negative Voltage Regulators)
ซึง่ คณุ สมบัตทิ ่สี า่ คญั ของไอซีเร็กกเู ลเตอร์ของโมโตโรล่าน้นั แสดงไว้ในตาราง

ส่าหรับคณุ สมบตั ิอื่น ๆ ของไอซเี ร็กกูเลเตอร์ เบอร์ 78xx และ 79xx ทีจ่ ะใช้อธบิ าย จะยกตวั อย่างเฉพาะ MC7800 และ
MC7900 เพือ่ เปรียบเทียบกันเท่านั้น สา่ หรบั อนุกรมอนื่ ๆ ควรศกึ ษาเพม่ิ เติมจากคู่มือของบรษิ ัทผู้ผลติ นนั้ ๆ
วงจรเรก็ กูเลเตอร์ +15 V 1 A

การทา่ งานของวงจร วงจรเรก็ กูเลเตอร์ขนาด +15 V 1.0 A อินพตุ ใช้หม้อแปลงไฟฟา้ แบบมีแทป
กลางลดแรงดัน 220V:24-0-24 และใช้วงจรไดโอดเรียงกระแสแบบเต็มคล่ืนเบอร์ 1N5402 ใช้ตัวเก็บประจุกรองแรงดัน
ใหเ้ รยี บด้วย C=200µF ที่เอาตพ์ ตุ ใช้ไอซเี ร็กกเู ลเตอรเ์ บอร์ MC7815 เปน็ ตัวคมุ คา่ แรงดันเอาต์พุตให้เรยี บและมคี ่าคงที่
ที่ +15V และจา่ ยกระแสเอาตพ์ ุต ให้กับโหลดได้ 1.0 A ตามค่าพิกดั ทีบ่ ริษทั ผู้ผลติ กา่ หนด

วงจรเร็กกูเลเตอร์ ±15 V 1 A
ลักษณะของวงจร วงจรเรก็ กเู ลเตอร์  15 V คอื แหล่งจ่ายไฟตรงท่ีให้เอาต์พุตแรงดนั 2 ค่า จ่ายกระแสได้ 0.5 A หรอื
มากกว่า ข้ึนอยู่กับการเชอื กใช้ไอซีเร็กกูเลเตอร์ โดยใช้ไอซีMC7815 สา่ หรบั +15 V และใช้ไอซเี บอร์ MC7915 สา่ หรับ -
15 V เหมาะทจ่ี ะน่าไปใช้ในห้องทดลองหรือ ส่าหรบั จ่ายไบแอสให้กับวงจรออปแอมป์ ดังแสดงในรปู

การท่างานของวงจร หม้อแปลงในวงจร T1 ใช้ขนาด 220 V/12 V-0-12 V, 1.0 A แตต่ อ่ ผ่านวงจรเรยี งกระแส
แบบบรดิ จ์ใช้ D1 – D4 เบอร์ 1N4001 ให้ไดแ้ รงดนั  โดยจุดก่ึงกลางของ หม้อแปลง คือ GND C1 คอื ตวั กรองแรงดัน
ดา้ นบวกก่อนปอ้ นเขา้ IC1, ทา่ หนา้ ท่หี อ้ งกนั IC1 และไดโอด D7–D8 ทา่ หนา้ ท่ปี ้องกัน IC2 ที่เอาต์พุตจะได้แรงดนั
คงที+่ 15 V เมอื่ เทยี บกบั GND หากตอ้ งการแรงดนั  12 V สามารถเปลี่ยน IC1 เป็น 7812 และเปล่ยี น IC2 เป็น 7912
ไดท้ ันทโี ดยไมต่ ้อง เปล่ยี นอุปกรณ์ตัวอืน่ ๆ

แผนการจัดการเรียนรู้ หนว่ ยที่ 6

ไอซีกาเนดิ สญั ญาณ สอนคร้ังที่ 13-14
ชั่วโมงรวม 56

จ่านวนช่วั โมง 8

1. สาระสาคญั
ไอซีก่าเนิดสัญญาณมีพ้ืนฐานมาจากวงจรผลิตความถี่ออสซิลเลเตอร์ ให้ก่าเนิดสัญญาณรูปคล่ืนไซน์ รูปคลื่นส่ีเหลี่ยม
และรูปคล่ืนสามเหลี่ยม ซึ่งรูปคล่ืนท้ังหมดดังกล่าวถูกน่ามาใช้เพื่อทดสอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ให้ท่างานอย่างเหมาะสม
และถกู ตอ้ ง
2. สมรรถนะประจาหนว่ ยการเรยี นรู้
แสดงการทดสอบวงจรก่าเนดิ สัญญาณรปู คลนื่ ไซน์

3. จุดประสงคก์ ารเรียนรู้
3.1 ด้านความรู้

3.1.1 อธิบายการกา่ เนดิ สญั ญาณรูปคลื่นไซน์ โดยใชไ้ อซีออปแอมปเ์ บอร์ LM741
3.2 ด้านทักษะ
3.2.1 ทดสอบวงจรกา่ เนิดคลื่นไซนค์ วามถ่ี 1 kHz
3.3 คณุ ลักษณะอันพงึ ประสงค์
3.3.1 ท่างานด้วยความปลอดภยั ความประณีตและมีเจตคตทิ ่ดี ใี นการทา่ งาน
4. สาระการเรยี นรู้
4.1 ไอซีออปแอมปก์ ับการก่าเนดิ สญั ญาณรปู คลืน่ ไซน์
4.2 วงจรกา่ เนิดสญั ญาณโดยใช้ไอซเี บอร์ ICL8038
5. กิจกรรมการเรยี นรู้
5.1 การน่าเขา้ สบู่ ทเรยี น
5.1.1. ครูเรียกชื่อ ส่ารวจการแต่งกายของผู้เรียน การเตรียมอุปกรณ์การเรียน พร้อมบันทึกลงในแบบประเมินผล
คุณธรรม และจริยธรรม
5.1.2. ครูแจง้ จุดประสงคก์ ารเรียนรแู้ ละความส่าคญั ของเน้ือหาในหน่วยการเรยี นรู้
5.1.3. ผู้เรียนท่าแบบทดสอบกอ่ นเรยี น
5.2 การเรียนรู้
5.2.1. ผู้สอนอธิบายเนื้อหาโดยใช้ส่ือการสอนประกอบการบรรยายและอภิปรายร่วมกับผู้เรียน เพื่อให้ได้สาระของการ
เรียนรู้การประยุกตใ์ ช้ไอซีก่าเนดิ สญั ญาณ
5.2.2. ผูส้ อนใหผ้ ู้เรียนฝกึ ปฏบิ ตั ใิ บงาน เรอื่ ง ไอซีเบอร์ ICL8038

5.3 การสรปุ
5.3.1. ผสู้ อนสรปุ บทเรยี นเรอื่ งการประยกุ ตใ์ ช้ไอซีก่าเนิดสัญญาณและถาม-ตอบทบทวนความรู้ความเข้าใจของผ้เู รียน

5.3.2. ผ้สู อนให้ผเู้ รียนท่ากจิ กรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ

5.3.3. ผสู้ อนใหผ้ ู้เรียนท่าแบบทดสอบเพ่ือประเมนิ ผลหลังการเรยี นรู้
5.3.4. ผู้สอนมอบหมายให้ผู้เรียนอา่ นเน้อื หาทจี่ ะเรยี นในคร้งั ต่อไป
6. สือ่ และแหล่งการเรยี นรู้
6.1 ส่ือส่งิ พิมพ์
6.1.1 หนงั สอื เรียนวชิ าวงจรไอซแี ละการประยกุ ตใ์ ช้งาน
6.2 ส่ือโสตทศั น์
6.2.1 สื่อประกอบการสอน PowerPoint เร่อื ง การประยกุ ตใ์ ช้ไอซกี า่ เนดิ สญั ญาณ
6.3 หนุ่ จ่าลองหรอื ของจริง
-
6.4 อ่ืนๆ

7. เอกสารประกอบการเรยี นรู้
7.1 ใบงาน เรือ่ ง ไอซีเบอร์ ICL8038
8.การบรู ณการ
-
9. การวัดและการประเมนิ ผล
9.1 คะแนนจากการท่ากจิ กรรมตรวจสอบความเข้าใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบตั งิ านทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมนิ คณุ ธรรมจรยิ ธรรม
9.4 คะแนนจากการท่าแบบทดสอบเพื่อประเมินผลหลงั การเรยี นรู้

10. เนอื้ หาสาระการสอน/การเรียนรู้
วงจรกาเนิดสัญญาณคล่ืนส่ีเหล่ียม วงจรก่าเนิดชนิดคล่ืนส่ีเหลี่ยมเป็นวงจรชนิดหน่ึงของวงจรอะสเตเบิล มัลติไวเบร
เตอร์ (Astable Multivibrator) นั่นคือ สัญญาณท่ีออกจากวงจรนั้นจะไม่คงที่แต่จะมีการเปล่ียนแปลง ตลอดเวลา
(ระดับสูงหรอื ต่า) โดยปราศจากสญั ญาณอนิ พตุ (Input) ใด ๆ แสดงดังรูปที่

รปู ภาพแสดงวงจรกาเนดิ สัญญาณสี่เหลีย่ มแบบพ้ืนฐาน

จากรูปที่แสดงเป็นวงจรก่าเนิดสัญญาณส่ีเหล่ียมแบบพ้ืนฐานจะเห็นได้ว่ามีการน่าสัญญาณจากเอาต์พุตมา
ป้อนกลับสองทาง สัญญาณเอาเอาต์พุตอกมาผ่านตัวต้านทาน R1 เข้าสู่ขั้ว อินพุตลบ และต่อกับตัวประจุ ลงกราวด์
อุปกรณท์ ้ังสองจะเปน็ ตัวก่าหนดความถ่ีของคลื่นส่ีเหล่ียม (Square Wave) สว่ นตัวต้านทาน R2, R3 เป็นภาคทใี่ ช้กา่ หนด
แรงดันอ้างอิง (Vref) ให้อินพุตบวกถ้า เลือก R3 ที่มีค่าเป็น 86% ของ R2 ความถ่ีของสัญญาณเอาต์พุตรูปคล่ืนส่ีเหล่ียม
จะได้จากสมการ

เมอื่ : FOUT แทนความถท่ี างดา้ นเอาตพ์ ตุ
การทางานของวงจรเป็นดังนี้ เม่ือป้อนไฟเล้ียงให้แก่ออปแอมป์ (Op-Amp)จะมีแรงดันค่าน้อย ๆ ตกคร่อมขั้ว
อินพุตท้ังสองของออปแอมป์ (แรงดันออฟเซต : Off Set) แรงดันน้ีจะมีผลท่าให้แรงดันท่ีเอาต์พุตมีขนาดเท่ากับ +Vsat
(แรงดันอิ่มตัวท่ีเอาต์พุต Vsat มีค่าประมาณ 90% ของ VCC) และการน่าตัวเก็บประจุมาต่อในลักษณะ เช่นน้ีจะท่าให้มี
การชารจ์ ประจุ (Charge) อยู่ตลอดเวลา และแรงดัน ครอ่ มตัว เกบ็ ประจจุ ะค่อย ๆ เพมิ่ คา่ ข้ึนสู่แรงดนั +Vsat เปน็ ผลให้
แรงดันท่ีข้ัว อินพุตลบมี ค่าสูงขึ้นด้วยในขณะเดียวกันที่ข้ัวอินพุตบวกน้ันจะมีศักย์เท่ากับการแบ่งแรงดัน +Vsat ระหว่าง
R2 และ R3 ซ่งึ แรงดนั อา้ งองิ Vref จะมีค่าเท่ากบั +VT

รูปภาพแสดงแรงดันเอาต์พตุ ของวงจรกาเนดิ สัญญาณคลื่นส่เี หล่ียม

จากรูปแรงดันเอาต์พุตของวงจรก่าเนิดสัญญาณคล่ืนส่ีเหลี่ยมจะเปลี่ยนสถานะทันที เมื่อตัวเก็บประจุถูก
ประจุให้มีแรงดันสูงกว่า-VT ท่ีข้ัวอินพุตบวกเป็นผลให้แรงดันเอาต์พุต(Output) เปล่ียนสถานะจาก +Vsat เป็น -Vsat
ในทันทีการเปล่ียนแปลงที่เอาต์พุต (Output) จะเป็นผล ให้ Vsat เปล่ียนจาก +VT เป็น - VT และยังเปล่ียนทิศทางการ
ประจุของ C อีกด้วย นั่น คือ C ค่อย ๆ ลดค่าจาก +VT สู่ -Vsat แต่ก่อนท่ีจะมีค่าเท่ากับ -Vsat นั้นศักย์ท่ีข้ัวอินพุตลบ
(ศักยร์ ว่ ม C) จะมีค่าต่ากว่า -VT และเปน็ ผลให้ขว้ั อินพุตบวกมีศักย์เป็นบวกสงู กว่าขั้วอินพุตลบน่ันคือ แรงดนั เอาต์พุตก็
จะเปลี่ยนสถานะจาก -Vsat เป็น +Vsat อกี และข้ันตอนการประจุของตัวเก็บประจกุ ็จะ เร่ิมต้นใหม่เป็นเชน่ นี้ไปเร่ือย ๆ
ในขณะท่ี Vout = +Vsat, Vref จะเทา่ กบั +VT เมอ่ื Vout = -Vsat Vref = - VT

การคา่ นวณแรงดนั ±VTไดจ้ ากสมการ

และ
เมอ่ื : VT แทน แรงดันรวมของตัวเก็บประจุ
VSAT แทน แรงดันอิม่ ตวั ทเี่ อ้าต์พตุ
Vref แทน แรงดนั อา้ งอิง
วงจรกาเนดิ สญั ญาณฟันเลือ่ ย
วงจรก่าเนิดสัญญาณฟันเลื่อย หรือวงจรก่าเนิดแรงดันแรมพ์ คือ วงจรอินทิเกรเตอร์ (IntegratorCircuit) นั่นเอง แสดง
ดงั รูป

(ก) วงจรอินทเิ กรเตอร์

(ข) แรงดันเอาต์พตุ ของวงจรอนิ ทิเกรเตอร์
รูปภาพแสดงวงจรอินทิเกรเตอร์และแรงดันเอาต์พตุ ของวงจร
จากรูป (ก) จะเห็นว่า เมื่อป้อนแรงดัน ขนาด 1 โวลต์ ให้ขั้ว อินพุตลบ ตัวเก็บประจุ C1 ก็จะถูกประจุ
แบบเส้นตรง ในทิศทางบวกเพ่ิมข้ึนสู่ +Vsat แต่ถ้าสับสวิตช์ (Switch) ลง ก่อนที่แรงดันคร่อม C1 จะมีค่าเท่ากับ +Vsat
แรงดนั ทีถ่ กู ประจไุ ว้ก็จะคายประจอุ อกหมดอยา่ ง รวดเรว็ และเม่ือยกสวิตช(์ Switch) ตัวเก็บประจุก็จะคอ่ ยๆประจขุ ้ึนอกี
จากรูป (ข) เป็นแรงดันเอาต์พุตของวงจรโดยท่ี t คือเวลาท่ีสวิตช์(Switch) ถูกยกขึ้นในหน่วยวินาที
และมีVin, Rin, C1 เป็นตัวก่าหนดความชันของสัญญาณแรมพ์แต่ในการใช้ งานจริงน้ันไมใ่ ช้การสบั สวิตช์(Switch) แต่น่า
อปุ กรณ์ประเภทอิเล็กทรอนกิ สส์ วิตช์มาใช้แทน

วงจรกาเนดิ สญั ญาณรูปสามเหลี่ยม
วงจรก่าเนิดสัญญาณฟันเล่ือย พบว่าเม่ือป้อนแรงดันไฟตรงค่าหนึ่งให้แก่วงจรอินทิเกรเตอร์ (IntegratorCircuit)แลว้
แรงดนั เอาตพ์ ตุ (Output) จะมลี ักษณะเป็นเสน้ ตรงท่เี พมิ่ ขึ้น หรือลดลงอย่างคงท่ีแสดงดงั รูป

รูป (ก) วงจรกาเนดิ สัญญาณรปู สามเหล่ยี ม
จากรปู (ก) สามารถสร้างคลนื่ สามเหล่ียม (Sawtooth Waveform) โดยการ ป้อนแรงดนั ไฟตรงซึ่งจะทา
ให้เอาต์พุต (Output) มีทิศทางเกิดข้ึนตลอดเวลา เราจะป้อนคลื่น ส่ีเหลี่ยม (SquareWave) เข้าไปผลก็คือในช่วงแรกท่ี
คล่ืนสี่เหลี่ยม (SquaraWave) เข้าไปมีค่าเป็น บวกแรงดันเอาต์พุต(Output)ของวงจรอินทิเกรเตอร์ (Integrator) จะ
ลดลงอย่างคงที่และเม่ือคล่ืน ส่ีเหลี่ยม (Square Wave) เปลี่ยนสถานะเป็นลบ แรงดัน เอาต์พุตจากวงจร อินทิเกรเตอร์
ก็จะเพิ่มข้ึน อย่างคงที่ด้วยความชันขนาดเท่ากับที่ลดลง จึงท่าให้ได้สัญญาณรวมเป็นคล่ืนสามเหลี่ยม (Sawtooth
Waveform)

รูปที่ (ข) แรงดันเอาต์พตุ ของวงจรกาเนิดสญั ญาณรปู สามเหลยี่ ม

จากรูป (ข) แรงดันเอาต์พุตของวงจรก่าเนิดสัญญาณรูปสามเหลี่ยมซึ่งความถ่ีของคลื่นสามเหล่ียม (Saw
Tooth Waveform) ที่ได้จากวงจรน้ีจะมีขนาดเท่ากับความถี่ของคลื่น สี่เหล่ียม (Square Wave) ซี่งหาได้จากสมการ

ซี่งการป้องกัน ไม่ให้คลื่นสามเหลี่ยม (Sawtooth Waveform) เปล่ียนไปจากลักษณะที่ควรเป็นจริงค่าคง
ตวั ของเวลา R1C1 ควรมีขนาด เปน็ สองเท่าของ R4C2

วงจรกาเนิดสญั ญาณคลน่ื ไซน์
การสรา้ งวงจรกา่ เนดิ คล่ืนไซน์ คือ การนาวงจรกรองสัญญาณความถบี่ างช่วงมาใช้ เปน็ ภาคเลอื กความถี่ของสญั ญาณออ
สซิลเลตแสดงดังรูป

รูปภาพแสดงวงจรกาเนิดคล่ืนไซน์

จากรปู การณ์สร้างสัญญาณคล่ืนไซน์ (SineWave) ใชอ้ อปแอมป์ (Op-Amp) โดยต่อในลักษณะของวงจร
คอมพาราเตอร์ และวงจรกรองความถี่เป็นช่วงโดยยึด หลักคลื่นสี่เหล่ียม เกิดจากผลรวมของคล่ืนหลายชนิด เมื่อกรอง
ความถี่ของคลนื่ ไซน์ (Sine Wave) หลักการโดยวงจร ฟิลเตอร์เอาต์พตุ (Output) กจ็ ะอยู่ในรูปของสญั ญาณไซน์บริสุทธ์ิ
ส่วนการน่าคอมพาราเตอร์ (Comparator) ต่อกับวงจรฟิลเตอร์น้ันก็เพ่ือสร้างสัญญาณออสซิลเลต (Oscillate) ออกมา
อย่าง ต่อเน่ือง ซ่ึงตัว ต้านทาน R2 ในวงจรมีค่าต่ามาก มีหน้าท่ีป้องกัน ไม่ให้สัญญาณป้อนกลับ ถูกต่อลงกราวด์ ตัว
ต้านทาน R1 ท่าหน้าท่ีเป็นตัวเปล่ียนความถี่ของการออสซิลเลต และถ้าต้องการ ออสซิลเลเตอร์ (Oscillator) ท่ีความถ่ี
ในยา่ นความถข่ี องเสียง กส็ ามารถท่าไดโ้ ดยเปลี่ยนตัว ประจุ C1 และ C2

วงจรกาเนดิ คลืน่ ไซน์ตา่ งเฟส 90 องศา
การกา่ เนิดสัญญาณไซน์ท่ีมีเฟสตา่ งกัน 90o เรียกว่า “Quadrature Oscillator” แสดงดังรูป

รปู ภาพแสดงวงจรกาเนดิ คล่นื ไซนต์ ่างเฟส 90 องศา

จากรูปแสดงวงจรก่าเนิดคล่ืนไซน์ต่างเฟส 90 องศา ซ่ึงใช้อินทิเกรเตอร์สอง ตัวชนิดที่มีการป้อนกลับแบบ
บวกโดยท่ี R1 ควรมีค่าต่ากว่า R2 เล็กน้อยเพื่อวงจรจะได้ออสซิลเลต (Oscillate) นอกจาก R1 ควรมีค่าพอเหมาะ น่ัน
คือถ้า R1 มีค่าต่าเกินไป สัญญาณที่ได้จะมีลักษณะ เป็นคล่ืนสี่เหลี่ยม (Square Wave) ดังนั้น R1 ท่ีใช้ควรเป็นชนิดปรับ
คา่ ได้เพอื่ ใหส้ ัญญาณเอาต์พุตมี ความเพี้ยนต่าสุดที่จะทาได้

แผนการจดั การเรียนรู้ หน่วยที่ 7

การประยกุ ตใ์ ช้ไอซใี นวงจรกาเนดิ เสียงดนตรี สอนคร้งั ท่ี 15-18
วงจรขยายสญั ญาณเสยี ง และวงจรเฟสล็อก ชวั่ โมงรวม 72
ลปู

จา่ นวนชัว่ โมง 16
1. สาระสาคัญ

- วงจรกา่ เนิดเสยี งดนตรีใชไ้ อซีเบอร์ UM66T มขี าใช้งาน 3 ขาคือ กราวด์ เอาตฺพุต และขาที่รบั
แรงดันไฟฟา้ +VCC

- วงจรขยายสัญญาณเสยี งใช้ไอซเี บอร์ LM386 ท่าหนา้ ทีเ่ ป็นภาคขยายก่าลัง มกี า่ ลังไฟฟ้าเทา่ กบั 0.5วตั ต์
- วงจรเฟสลอ็ กลปู มีหน้าทีล่ ็อกความถ่ีให้ออกไปทางดา้ นเอาตพ์ ตุ ทา่ ให้ความถ่ีเอาต์พตุ มคี า่ คงท่ถี ึงแมค้ วามถ่ี
อนิ พุตจะเปลี่ยนแปลง เลือกใช้ไอซี NE565

2. สมรรถนะประจาหน่วยการเรียนรู้
แสดงการทดสอบวงจรกา่ เนิดเสียงดนตรี และวงจรขยายสญั ญาณเสยี งใช้ไอซเี บอร์ UM66T และLM386

3. จดุ ประสงค์การเรียนรู้
3.1 ดา้ นความรู้
3.1.1 อธบิ ายการท่างานวงจรกา่ เนิดเสียงดนตรี วงจรขยายสัญญาณเสียง
3.2 ดา้ นทกั ษะ
3.2.1 ทดสอบวงจรก่าเนิดเสยี งดนตรจี ากไอซีเบอร์ UM66T
3.2.2 ทดสอบวงจรขยายสัญญาณเสยี งจากไอซีเบอร์ LM386
3.2.3 ทดสอบวงจรเฟสลอ็ กลูปจากไอซีเบอร์ NE565
3.3 คณุ ลกั ษณะอนั พงึ ประสงค์
3.3.1 ทา่ งานดว้ ยความปลอดภยั ความประณีตและมีเจตคตทิ ่ดี ีในการท่างาน

4. สาระการเรยี นรู้
4.1 ไอซอี อปแอมป์กบั การก่าเนดิ สัญญาณรปู คลน่ื ไซน์
4.2 วงจรกา่ เนดิ สญั ญาณโดยใชไ้ อซีเบอร์ ICL8038

5. กจิ กรรมการเรียนรู้
5.1 การน่าเขา้ สบู่ ทเรียน
5.1.1. ครูเรียกชื่อ ส่ารวจการแต่งกายของผู้เรยี น การเตรยี มอปุ กรณ์การเรยี น พร้อมบันทึกลงในแบบ

ประเมนิ ผลคุณธรรม และจรยิ ธรรม
5.1.2. ครูแจง้ จุดประสงคก์ ารเรยี นรแู้ ละความสา่ คญั ของเนื้อหาในหนว่ ยการเรยี นรู้

5.1.3. ผู้เรยี นท่าแบบทดสอบก่อนเรยี น
5.2 การเรียนรู้

5.2.1. ผู้สอนอธิบายเน้ือหาโดยใช้สื่อการสอนประกอบการบรรยายและอภิปรายร่วมกับผู้เรียน เพื่อให้ได้
สาระของการเรียนรู้การประยุกตใ์ ช้วงจรกา่ เนิดเสียงดนตรี วงจรขยายสญั ญาณเสียง

5.2.2. ผู้สอนให้ผู้เรยี นฝึกปฏิบตั ิใบงาน เร่ือง วงจรก่าเนิดเสยี งดนตรี และวงจรขยายสัญญาณเสียงใชไ้ อซี
เบอร์ UM66T และ LM386

5.3 การสรุป
5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเร่ืองการประยุกต์ใช้วงจรก่าเนิดเสียงดนตรี วงจรขยายสัญญาณเสียงและถาม-

ตอบทบทวนความรู้ความเขา้ ใจของผเู้ รยี น
5.3.2. ผสู้ อนให้ผเู้ รียนท่ากิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ
5.3.3. ผู้สอนใหผ้ ้เู รยี นทา่ แบบทดสอบเพ่ือประเมนิ ผลหลังการเรียนรู้
5.3.4. ผสู้ อนมอบหมายให้ผ้เู รียนอา่ นเนอ้ื หาทจี่ ะเรียนในคร้ังต่อไป

6. สือ่ และแหลง่ การเรยี นรู้
6.1 สื่อสิง่ พิมพ์
6.1.1 หนังสอื เรียนวชิ าวงจรไอซีและการประยุกต์ใช้งาน
6.2 สอื่ โสตทศั น์
6.2.1 สื่อประกอบการสอน PowerPoint เรอ่ื ง การประยุกต์ใช้วงจรก่าเนิดเสียงดนตรี วงจรขยาย

สัญญาณเสยี ง
6.3 หนุ่ จา่ ลองหรอื ของจรงิ
-
6.4 อนื่ ๆ

7. เอกสารประกอบการเรยี นรู้
7.1 ใบงาน เรือ่ ง ไอซี เบอร์ UM66T และ LM386

8.การบรู ณการ
-

9. การวัดและการประเมินผล
9.1 คะแนนจากการท่ากิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบัติงานทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมินคณุ ธรรมจริยธรรม
9.4 คะแนนจากการท่าแบบทดสอบเพอ่ื ประเมินผลหลังการเรียนรู้

10. เน้อื หาสาระการสอน/การเรียนรู้

วงจรก่าเนิดเสียงดนตรีวงจรขยายสญั ญาณเสียงและวงจรเฟสล็อกลูปวงจรก่าเนิดเสยี งดนตรีวงจรกา่ เนิด
เสยี งดนตรที ี่ใช้ไอซเี รยี กว่าไอซเี มโลดี้ (Melody Generator IC) มปี ระโยชนม์ ากใชห้ ลักการของหน่วยความจ่าดิจิตอล
(Digital Memory) ซง่ึ เปน็ หนว่ ยความจ่าถาวร (Read Only Memory, ROM) ทเี่ กบ็ ข้อมูลสา่ คญั ไว้โดยข้อมูลเหลา่ น้ีมา
จาก บรษิ ทั ผูผ้ ลติ หรือจากโรงงานท่ไี ด้ลงข้อมูลโปรแกรมไว้แล้วโดยผู้ใชจ้ ะไม่สามารถเปล่ยี นแปลงข้อมูลดังกลา่ วได้ไอซี
เมโลดีม้ ีหลายเบอร์มากและท่ีน่าเสนอนี้เป็นเบอร์ UM66T มขี าใช้งาน 3 ขาคือขา 1 ท่าหน้าทเี่ ปน็ วงจรทางดา้ นเอาต์พุต
เรียกว่าขาเอาต์พุตขา 2 ท่าหน้าทรี่ ับแรงดนั ไฟฟ้า +3 V และขา 3 ทา่ หน้าที่เปน็ กราวด์ของระบบแสดงดังรปู

วงจรเสียงปลกุ ยามเช้าท่ีใช้ไอซี UM66T แสดงดงั รูป มรี ายละเอียดดังนี้
1. เม่ือโยกสวิตช์ S, ไปทต่ี ่าแหน่ง 1 ทา่ ให้ IC ไดร้ บั แรงดันไฟฟ้า +3 V เข้าสรู่ ะบบทา่ ให้ทรานซสิ เตอร์ Q2

นา่ กระแสไฟฟา้ น่นั แสดงว่า ณ เวลานี้จะมเี สียงเพลงปรากฏทล่ี า่ โพงตลอดเวลาตราบใดที่ S1 ยังไมเ่ ปล่ียนต่าแหนง่
2. เมื่อโยกสวติ ช์ S1ไปท่ตี า่ แหน่ง 2 แลว้ มแี สงแดด (Daylight) มาตกกระทบทต่ี ัวต้านทานไวแสงเรยี กว่าแอล

ดอี าร์ (Light Dependent Resistor, LDR) ทา่ ให้คา่ ความตา้ นทานของ LDR ลดลงกระแสไฟฟา้ เบสอนิ พุตของ Q1 กจ็ ะ
ไหลได้มากขน้ึ ศกั ย์ไฟฟ้าท่ีขาอมิ ติ เตอร์ของ Q1 มคี า่ สงู เทา่ กบั + 3V เพ่อื จา่ ยแรงดนั ไฟฟ้าให้กับขา 2 ของ IC มคี า่ เทา่ กับ
+ 3V ดว้ ย IC จงึ กา่ เนดิ เสยี งดนตรีส่งใหก้ บั Q2 ขยายเสียงส่งออกทางล่าโพง

3. เม่อื โยกสวิตช์ S ไปทีต่ ่าแหน่ง 2 แต่ไมม่ ีแสงมาตกกระทบที่แอลดอี าร์ (แอลดอี าร์อยใู่ นทมี่ ืด) ท่าให้ค่า
ความต้านทานของ LDR สูงขึ้นศกั ย์ไฟฟา้ ทข่ี าเบสของทรานซสิ เตอร์ Q1 มคี า่ ลดลงเปน็ ศูนย์ Q1 อยู่ในสภาวะเปิดวงจร
สง่ ผลให้ขาอมิ ิตเตอร์ของ Q1 มศี กั ย์ไฟฟา้ เท่ากับศูนย์ท่าให้ขา 2 ของ IC ไมไ่ ดร้ ับแรงดนั ไฟฟา้ +3 V IC จึงหยุดท่างาน
Q2 กจ็ ะหยุดทา่ งานดว้ ยสง่ ผลใหไ้ มม่ เี สยี งออกจากล่าโพง

4. ทรานซิสเตอร์ Q1 ทา่ หน้าทเี่ ป็นสวิตซ์โดยมี R1 ท่าหน้าที่ก่าหนดไฟฟ้าเบสอินพุตใหก้ ับ Q1 มี, ทา่ หน้าท่ี
สา่ รองแรงดนั ไฟฟ้าให้กบั ขา 2 ของ IC ขณะท่ีทรานซสิ เตอร์ Q2 ทา่ หน้าทข่ี ยายสัญญาณเสยี งสง่ ออกทางล่าโพงโดยมี R2
ทา่ หน้าท่ี จา่ กดั การไหลของกระแสไฟฟ้าเบสอินพตุ ให้กบั Q2
วงจรขยายสญั ญาณเสียง
วงจรขยายสญั ญาณเสียงท่ีใช้ไอซเี รียกวา่ ไอซีออดโิ อแอมปลิฟายเออร์ (Audio Amplifier IC) มีประโยชน์มากในการ
ขยายสญั ญาณเสียง

ไอซีออดิโอแอมปลิฟายเออร์มีหลายเบอร์มาก แต่ทน่ี า่ สนใจคอื เบอร์ LM386 ท่าหน้าท่เี ป็นภาคขยายกาลงั (Power
Amplifier) มีขาใช้งาน 8 ขาแสดงดงั รูป

โครงสรา้ งและต่าแหน่งขาไอซีเบอร์ LM386

ไอซเี บอร์ LM386
ขา 1 กบั ขา 8 ท่าหน้าท่กี า่ หนดอตั ราขยายแรงดันไฟฟา้
ขา 2 เป็นขาอนิ พตุ ที่กลับเฟส (Inverting Input)
ขา 3 เปน็ ขาอนิ พุตทไี่ ม่กลบั เฟส (Non-inverting Input)

ขา 4 เปน็ กราวดท์ า่ หน้าทีร่ บั แรงดันไฟฟา้ ลบ
ขา 5 เป็นขาเอาตพ์ ุต
ขา 6 ท่าหน้าท่ีรบั แรงดันไฟฟา้ + Vs
ขา 7 ท่าหน้าทบี่ ายพาส (Bypass) หรือกา่ จัดสญั ญาณรบกวนความถีส่ ูงไม่ใหเ้ กิดข้ึนกบั ระบบ

การนา่ ไอซเี บอร์ LM386 ท่าหน้าทเี่ ปน็ วงจรภาคขยายก่าลงั มีก่าลังไฟฟ้า 550 mW แสดงดงั รูป มีรายละเอยี ด
ดังนี้
1. สัญญาณเสยี งเอาต์พตุ ทไี่ ด้จากวงจรปรแี อมปลฟิ ายเออร์หรือวงจรโทนคอนโทรลส่งผา่ นทางตัวเกบ็ ประจไุ ฟฟ้า C1 (C1
ทา่ หนา้ ทคี่ ัปปลิงสัญญาณเสยี ง) เขา้ ไปท่ี P1 (P1 เปน็ โพเทนชโิ อมิเตอรท์ ่าหน้าที่ปรับคา่ ความต้านทานไดร้ ะหว่าง 0 Ω ถึง
10 kΩ) เพื่อทา่ หนา้ ทเ่ี ร่งและลดเสยี งให้กับระบบโดย IC1 จะทา่ การขยายสัญญาณเสียงแบบไมก่ ลับเฟสแลว้ สง่ ออกทาง
ขา 5 ของตวั มนั เองแลว้ คัปปลงิ เอาต์พตุ ผ่าน C5 เพ่ือจะถ่ายทอดสัญญาณเสยี งส่งออกทางลา่ โพง
2. ตัวเก็บประจไุ ฟฟ้า C3 ที่ตอ่ บรเิ วณขา 1 กับขา 8 ของ IC1 ท่าหน้าทกี่ ่าหนดค่าอัตราขยายแรงดันไฟฟ้า 200 เท่าโดยมี
ตวั เก็บประจุไฟฟ้า C2 ท่าหนา้ ทกี่ ่าจดั สัญญาณรบกวนความถ่ีสงู มี R1 กับ C4 ทา่ หนา้ ท่เี ป็นวงจรบูเชรอ็ ตเนต็ เวริ ก์
(Boucherot Network) เพ่ือปอ้ งกันวงจรขยายเสียงไมใ่ หเ้ กดิ การออสซิลเลต (ก่าจัดสญั ญาณรบกวนความถีส่ ูงไม่ใหผ้ ่าน
ออกไปที่ลา่ โพง)
3. ระบบการขยายสญั ญาณเสียงจัดการขยายแบบโอทีแอล (Output Transformer Less, OTL) มขี อ้ สงั เกตคือล่าโพง
จะต่ออนุกรมกบั ตวั เกบ็ ประจุไฟฟ้าคปั ปลิงเอาต์พตุ (Output Coupling Capacitor) C5 ท่าใหแ้ รงดนั ไฟฟ้าตรงทข่ี า 5
ของ IC1 เม่ือวดั เทยี บกบั กราวดม์ คี ่าเท่ากับครึ่งหนึง่ ของแหล่งจ่ายแรงดนั ไฟฟ้าสมมติใช้แรงดนั ไฟฟ้าเท่ากับ +6 V จะทา่
ใหแ้ รงดันไฟตรงทีข่ า 5 ของ IC1 (ขวั้ บวกของ C5 เมอ่ื วดั เทียบกับกราวด์) มีค่าเท่ากบั +3 V และถา้ ใช้แหลง่ จา่ ย
แรงดันไฟฟ้าเท่ากับ +9 V จะท่าให้แรงดันไฟฟ้าตรงทขี่ า 5 ของ IC1 มคี ่าเท่ากับ +4.5 V เสมอ

วงจรเฟสล็อกลูปวงจรเฟสล็อกลูป (Phase Lock Loop, PLL)
มหี น้าทีล่ อ็ กความถใ่ี ห้ออกไปทางด้านเอาต์พุตภายในระบบเฟสล็อกลปู นีป้ ระกอบดว้ ยระบบเฟสดีเท็กเตอร์

(Phase Detector,PD) ระบบกรองความถต่ี ่า (Low Pass Filter, LPF) และระบบแรงดันไฟฟ้าควบคุมความถอื อสซลิ เล
เตอร์ท่เี รยี กว่าวงจรวีซีโอ (Voltage Control Oscillator, VCO) อธิบายรายละเอียดดงั นี้
1.เฟสดีเทก็ เตอร์
เฟสดเี ท็กเตอร์คือวงจรผสมคลืน่ ส่าหรบั ใช้ในการเปรียบเทียบความถท่ี เี่ ข้ามาทางด้านอินพตุ ระบบเฟสดีเท็กเตอรน์ ้เี รียก
อีกอยา่ งหนง่ึ วา่ ระบบเฟสคอมพาราเตอร์ (Phase Comparator) โดยเอาตพ์ ตุ ของวงจร PD จะออกมาในรูปของ
แรงดันไฟฟา้ กระแสตรงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงท่ีออกมาจากวงจร PD ย่อมข้ึนอยู่กับมมุ เฟส (Phase Angle) ของ
สญั ญาณอินพตุ แตล่ ะสญั ญาณและน่ันกห็ มายความว่าหากมุมเฟสของสญั ญาณเกิดการเปล่ียนแปลงจะท่าให้แรงดนั ไฟฟ้า
กระแสตรงที่ออกมาจากวงจร PD นีย้ ่อมเปลยี่ นแปลงดว้ ยซ่ึงพ้ืนฐานของระบบเฟสดเี ท็กเตอร์แสดงดงั รูป

จากรูป เปน็ การอธบิ ายถงึ มุมเฟสระหว่างสญั ญาณไซน์ 2 สญั ญาณท่ีเขา้ มาทางอินพตุ เมอ่ื สญั ญาณทงั้ สองดังกลา่ วได้ขับ
วงจรเฟสดีเท็กเตอร์ ก็จะทา่ ใหเ้ กดิ แรงดันไฟฟา้ ตรงออกมา ซึ่งแรงดนั ไฟฟ้าตรงย่อมขน้ึ อยกู่ บั มมุ เฟสเป็นสา่ คัญ กลา่ วคอื
เมื่อมุมเฟส  เทา่ กบั ศนู ย์ (สัญญาณอนิ พตุ ทั้งสองสัญญาณมีเฟสเหมือนกนั ) จะท่าใหค้ า่ แรงดนั ไฟฟ้าตรงที่ได้มีค่าสูงสุด
(Vmax) แต่ถ้าหากว่ามุมเฟสมกี ารเพ่ิมข้นึ จากศูนย์องศาถึงมมุ 180° ลกั ษณะอยา่ งน้ีจะทา่ ใหร้ ะดบั แรงดนั ไฟฟา้ ตรงมคี า่ ตา่
ทีส่ ดุ (Vmin) และเมือ่ มมุ เฟส  เท่ากับ 90° จะทา่ ใหแ้ รงดันไฟฟ้าตรงที่ไดม้ าจากผลเฉล่ียของแรงดนั ไฟฟา้ ต่าสุดกบั
แรงดนั ไฟฟ้าสูงสุด น่นั คอื แรงดันไฟฟ้าตรง VDC = (Vmax+Vmin)/2
ยกตวั อย่างเช่น กา่ หนดวงจร PD มีแรงดันไฟฟ้าสงู สดุ 10 V มแี รงดันไฟฟ้าตา่ สุดเทา่ กับ 5V หากวา่ สญั ญาณอนิ พตุ ทั้ง
สองดงั กล่าวเกิดการอนิ เฟส (Inphase) มมุ  จะมคี า่ เทา่ กับศูนย์ จะทา่ ให้แรงดนั ไฟฟ้าตรงทอี่ อกมาจากวงจร PD มีคา่
เท่ากับ 10 V แตถ่ า้ หากวา่ สัญญาณอนิ พตุ ท้ังสองท่ีเข้ามาเกิดการต่างเฟสกนั อยู่ 90° จะท่าใหแ้ รงดันไฟฟ้าตรงมีค่า
เท่ากบั 7.5 V (ซึ่งแรงดันไฟฟ้า 7.5 V นม้ี าจาก (10 + 5) / 2 = 7.5 V) และถ้าหากวา่ สัญญาณอินพตุ เกดิ ต่างเฟส
เทา่ กบั 180° ลักษณะเช่นน้ยี ่อมจะทา่ ใหแ้ รงดันไฟฟ้าตรงมีคา่ ตา่ สุด นน่ั คือ 5 V จงึ สรปุ ได้วา่ ระดบั แรงดนั ไฟฟา้ ตรงที่
ออกมาจากวงจร PD จะมีค่าลดลงเม่ือมุมเฟสของสัญญาณเพมิ่ สูงข้ึน
2. โวลเตจคอนโทรลออสซิลเลเตอร์

การน่าแรงดนั ไฟฟา้ ตรงไปควบคมุ ความถีอ่ อสซลิ เลเตอร์เรียกว่าวงจรวซี ีโอ (VCO) มาจากคา่ วา่ โวลเตจคอนโทรล
ออสซิลเลเตอร์ (Voltage Control Oscillator) ส่ิงสา่ คัญส่าหรบั วงจร VCO ก็คือจะต้องนา่ แรงดนั ไฟฟ้าดซี ีอนิ พตุ ไป
ควบคมุ ความถอี่ อสซิลเลเตอรท์ างด้านเอาต์พุตให้ได้ ในการทดลองน้ีเราพบวา่ หากเพ่มิ แรงดนั ไฟฟา้ ตรงจะท่าให้ความถี่
ของ VCO นนั้ มีค่าลดลงแสดงดังรูป

(ก) แรงดนั ไฟฟ้าตรงทาให้เกดิ ความถี่ fx

(ข) ความถี่ VCO จะแปรผกผันกบั แรงดันไฟฟ้าตรง
รปู ภาพแสดงการนาแรงดันไฟฟา้ ตรงไปควบคุมความถ่ี fx โดยผา่ นระบบ VCO
3. ระบบเฟสล็อกลูป
บล็อกไดอะแกรมของระบบเฟสลอ็ กลูปแสดงดังรูปภาพแสดงด้านล่าง พบวา่ สัญญาณอินพุตทเ่ี ขา้ มากา่ หนดญาณเป็น fx
ซึง่ ความถ่ี fx นเ้ี ปน็ หนึ่งในสญั ญาณอินพุตที่เขา้ มาทางเฟสดีเทก็ เตอรส์ ว่ นความถี่อีกชดุ หน่ึงจะมาจากวงจร VCO ทภ่ี าค
เอาต์พุตของเฟสดเี ท็กเตอร์จะถกู กรองความถดี่ ้วยวงจรกรองความถต่ี ่า (Low Pass Filter, LPF) ทา่ ใหเ้ อาต์พตุ ของวงจร
LPF เกดิ เป็นแรงดันไฟฟา้ ตรงเพ่อื ไปควบคุมวงจร VCO ตอ่ ไป

(ก) ระบบเฟสลอ็ กลูป

(ข) เฟสเซอร์ไดอะแกรม (ค) ความถอ่ี นิ พตุ สงู ขึน้ จะทาให้มุมเฟส  สงู ข้ึน

(ง) ความถี่อนิ พตุ ลดลงจะทาใหม้ ุมเฟส  ลดลง
รูปภาพแสดงระบบเฟสล็อกลปู ทาให้ความเอาตพ์ ตุ ถูกล็อกไว้

ระบบของการป้อนกลบั จะล็อกความถี่ VCO ให้เขา้ ไปท่ีอนิ พุต เมื่อระบบของ PL นท้ี ่างานอย่างถูกต้อง จะ
ทา่ ให้ความถี่ VCO มคี ่าเท่ากับความถี่อนิ พุต fx กล่าวอยา่ งงา่ ยก็คือความถี่ VCO จะเหมือนกบั สญั ญาณท่เี ข้ามาทาง
อนิ พตุ ทุกประการ ดังนั้น ท่วี งจรเฟสดีเท็กเตอร์ก็จะมีสัญญาณอินพตุ 2 สญั ญาณทมี่ ีความถ่ีเท่ากัน ทา่ การเปรียบเทยี บ
กนั มุมเฟสระหว่างสญั ญาณอินพุตทง้ั สองนี้ ทา่ ให้เกดิ แรงดันไฟฟ้าตรงข้นึ มา
จากรปู (ข) แสดงเฟสเซอร์ไดอะแกรมระหว่างสัญญาณอินพุตกับความถี่ VCO ถ้าความถ่ีอนิ พุตเกดิ การเปลยี่ นแปลง
ระบบของความถี่ VCO กจ็ ะพยายามท่าความถ่ใี หเ้ ท่ากบั ความถ่อี ินพุตท่ีเกิดการเปลีย่ นแปลง กลา่ วอย่างง่ายก็ คือ
ความถี่ VCO จะต้องท่าใหเ้ ฟสตรงกันกับความถีท่ ี่เขา้ มาทางอินพุต เชน่ หากความถ่ีอินพุต fx เพ่ิมข้ึนเล็กน้อย ดังรปู (ค)
จะทา่ ให้ไมม่ ีแรงดันไฟฟ้าดซี เี อาต์พุตออกมาจากเฟสดีเท็กเตอร์ เพราะตอนนม้ี ุมเฟสของมันสงู ขนึ้ แน่นอนว่าวงจร VCO
จะตอ้ งทา่ ความถ่ใี หส้ ูงขึน้ เทา่ กับความถี่อนิ พุต fx ที่เพ่ิมข้นึ
ในทางตรงกันข้าม หากความถี่ fx เปลีย่ นแปลงไปในทางที่ลดลง จะทา่ ให้มุมเฟสระหว่างความถี่อินพุตกับความถี่ VCO
มคี า่ ลดลงดว้ ยเชน่ กัน จงึ ท่าใหแ้ รงดนั ไฟฟา้ ดีซที ่ีออกมาจากวงจรเฟสดีเท็กเตอร์น้นั มคี า่ สงู มาก เหตผุ ลน้คี วามถ่ี VCO ก็
จะตอ้ งท่าความถ่ใี ห้ต่าลงเทา่ กับความถ่ีอินพตุ fx ท่ีลดลงด้วยทา่ ใหค้ วามถี่ VCO เทา่ กบั ความถ่ีอนิ พุต fx ตลอดเวลา
ความถี่ท่ีถกู ล็อกไวเ้ รยี กว่า ล็อกเรนจ์ (Lock Range, BL) คอื ยา่ นความถี่ของ VCO ท่ีเปลีย่ นแปลงได้หาได้จาก BL =
fmax – fmin เม่อื ก่าหนดให้ fmax คือความถีส่ ูงสดุ และ fmin คือความถี่ต่าสุดของ VCO สมมตวิ า่ กา่ หนด
ความถว่ งจร VCO ที่สามารถเปลยี่ นแปลงระหวา่ ง 40 kHz ถงึ 60 kHz ไดจ้ ะท่าให้ความถ่ที ี่ถูกลอ็ กไวค้ ือ BL = 60 kHz
– 40 kHz = 20 kHz ณ เวลานี้ระบบเฟสล็อกลูป จะถูกล็อกความถ่ีสง่ ผลให้ความถี่อนิ พุต fx สามารถท่จี ะเปลยี่ นแปลง
ระหว่าง 40 kHz ถึง 60 kHz ได้