เนื้อหาสาระหน่วยที่ 1

เนอื้ หาสาระหน่วยท่ี 1
สญั ญาณไฟฟ้าชนิดตา่ ง ๆ วงจรแปลงรูปสัญญาณ และวงจรลดทอนสญั ญาณ

1.1 รูปคล่ืนสัญญาณทางไฟฟา้
รูปคลน่ื สญั ญาณ (Signal) ไดเ้ ขา้ มามบี ทบาทสำคญั อยา่ งย่ิงต่อการดำเนินชีวิตประจำวันของมนุษย์ใน

ปัจจุบันไม่ว่ามนุษย์เราจะกระทำการใดก็ตามมักจะเกิดสัญญาณหรือรูปคล่ืนขึ้นมาเสมอ เช่นเมื่อเราพูดหรือ
อ่านออกเสียงก็จะมีคลื่นเสียงออกมาเมื่อเราเปิดอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้า เช่นพัดลม วิทยุ โทรทัศน์ ก็จะมี
สัญญาณทางไฟฟ้าเกิดข้นึ มา สัญญาณทางไฟฟา้ เหล่าน้ีมีแหลง่ กำเนิดท่หี ลายหลายแตกต่างกันออกไปดังนัน้ จะ
เห็นได้วา่ สญั ญาณทางไฟฟ้าเหล่าน้ีมสี ่วนสำคัญและเป็นส่งิ จำเป็นในการดำรงชีวิตประจำวันของมนุษย์ ดังนั้น
การศึกษาและวิเคราะห์สญั ญาณไฟฟ้าเหล่านี้จงึ เปน็ ส่ิงท่ีมีความสำคัญเป็นอย่างมาก โดยทั่วไปการวเิ คราะห์
สัญญาณเหลา่ นี้จะมีหลายวิธีด้วยกัน เช่น การวิเคราะห์ด้วยสมการทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าสมการฟูริเออร์
(Fourier.Analysis) หรือใช้วธิ กี ารสงั เกตการเปล่ยี นแปลงของกระแสและแรงดนั อย่างต่อเนอ่ื งในแต่ละส่วนซ่ึง
จะทำให้ทราบถึงลักษณะรูปร่างของรูปคลื่นสัญญาณแบบต่าง ๆ ซึ่งจะมีชือ่ เรียกสัญญาณเหล่านี้แตกต่างกนั
ออกตามลักษณะของรูปสัญญาณ เช่น รูปคลื่นไซน์ (Sine- Wave) รูปคลื่นเอียง (Ramp.Wave) รูปคลื่น
ข้นั บันได (Step.Wave). และรปู คล่ืนเอกซโ์ พเนนเชยี ล(ExponentialWave)

เมื่อนำรูปคลืน่ พื้นฐานเหลา่ นี้มาผสมกันจะได้คลื่นรปู ใหม่ออกมาและจะมชี ือ่ เรียกคล่ืนผสมรูปใหม่น้ี
แตกต่างกันออกไปตามลักษณะรูปร่างของสัญญาณ เช่น คลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส (Square.Wave) คลื่นพัลส์
(Pulse.Wave) คลื่นสามเหลี่ยม (Triangle.Wave) คลื่นฟันเลื่อย(Sawtooth Wave).คลื่นอินติเกรเตด
(Intregrated.Wave).คลื่นดิฟเฟอเรนติเอเตด (Differentiated.Wave) คลื่นแทรปิซอยดัล (Trapezoidal
Wave) และคลน่ื สแตรเคส (Staircase.Wave)

1.1.1 รปู คลื่นไซน์ (Sine Wave)
รูปคลืน่ ไซน์เป็นรูปคลื่นที่มีลกั ษณะการเปลีย่ นแปลงของคลื่นที่คอ่ ยๆเพิ่มข้ึนไปทางด้านบวกไปถึง

จุดสงู สดุ และจะค่อย ๆ ลดลงไปเร่ือย ๆ จนถึงจุดตำ่ สุดของรูปคล่ืนในด้านลบและรปู คล่ืนจะเพ่มิ สูงข้ึนไปเรื่อย
ๆ ในด้านบวกอกี ครัง้ รปู คลืน่ ไซนส์ ามารถแสดงได้ดงั ในภาพที่ 1.1

ภาพท่ี 1.1 สัญญาณไซน์เวฟ

จากภาพท่ี 1.1 ค่าทส่ี ำคัญของสัญญาณไซนเ์ วฟประกอบดว้ ย
1) ค่า Vp-p= 2 Vm
2) คา่ Vp= Vm
3) คา่ Vrms = 0.707 Vm
4) VDC (ครงึ่ Cycle) = 0.636Vm
5) Form factor, Ff = VVrDmCs

1.1.2 รูปคลนื่ เอยี ง (Ramp Wave)
รูปคลนื่ เอยี งจะมีลกั ษณะการเปลย่ี นแปลงของรปู คลื่นเปน็ แบบเชงิ เสน้ (Linear) ทั้งในดา้ นข้ึนและ

ลง โดยรูปคลน่ื จะมีลกั ษณะลาดเอยี งในแนวด่ิงและแนวนอนดงั แสดงในภาพที่ 1.2 โดยภาพยอ่ ย (ก) จะแสดง
รูปคล่นื ลาดเอียงลง และภาพยอ่ ย (ข) จะแสดงรปู คลน่ื ลาดเอียงข้นึ

ภาพที่ 1.2 คลนื่ เอียง
1.1.3 รูปคลื่นเอกซโ์ พเนนเชียล (Exponential Wave)

รูปคลน่ื แบบเอกซ์โพเนนเชยี ล เกดิ จากสภาวะการทำงานของตวั เก็บประจทุ ี่ทำการประจุแรงดันไฟ
ตรงและคายประจุแรงดันไฟตรง โดยลักษณะของรูปคลื่นสามารถแสดงได้ดังภาพท่ี 1.3 โดยภาพย่อย (ก) จะ
แสดงรปู คล่ืนเอกซ์โพเนนเชยี ลลาดเอยี งลง และภาพย่อย (ข) จะแสดงรปู คลื่นเอกซ์โพเนน-เชยี ลลาดเอียงข้ึน

ภาพที่ 1.3 คลื่นเอกซ์โพเนนเชียล

1.1.4 รปู คล่ืนข้นั บนั ได (Step Wave)
รปู คล่ืนขั้นบนั ไดจะเกิดการเปล่ยี นแปลงระดบั สัญญาณอย่างทนั ทที นั ใด จากระดับสัญญาณ +V ไป

เปน็ 0V หรอื จากระดบั สญั ญาณ 0V ไปเปน็ +V โดยรูปคลืน่ สามารถแสดงไดด้ งั ภาพที่ 1.4 โดยภาพย่อย(ก) จะ
แสดงรปู คลนื่ ขน้ั บันไดขาลง และภาพย่อย (ข) จะแสดงรปู คลืน่ ขัน้ บันไดขาขน้ึ

ภาพท่ี 1.4 คล่นื ขั้นบันได
1.1.5 รปู คลื่นแบบสีเ่ หล่ียม (Rectangular Wave)

รูปคลื่นสี่เหลี่ยมมุมฉากจะมีมุมของรปู คลืน่ ในแตล่ ะด้านเป็นมุมฉาก ซึ่งรูปคล่ืนสี่เหลี่ยมสามารถ
แบง่ ออกได้เป็น 2 แบบคือ รูปคลืน่ สี่เหลย่ี มจัตุรัส และรปู คล่ืนพลั สซ์ ึง่ จะมีลักษณะดังน้ี

1.1.5.1 รูปคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส(Square Wave) เป็นรูปคลื่นสัญญาณที่มีค่าความกว้างของเวลา
เท่ากนั ในแต่ละคร่ึงของคาบเวลาของรปู คล่ืนแสดงดงั ภาพที่ 1.5

ภาพที่ 1.5 คลน่ื สี่เหลยี่ มจตั รุ ัส
1.1.5.2 รูปคลื่นแบบพัลส์ (Pulse Wave) รูปคลื่นสัญญาณแบบนี้จะมีช่วงระยะเวลาที่มีรูปคล่นื
พัลส์ (Pulse Width) ใช้ตัวย่อ tP น้อยกว่าช่วงระยะเวลาระหว่างพัลส์ (Pulse Interval) ใช้ตัวย่อ ti โดย
รูปคลืน่ จะสามารถแสดงไดด้ งั ภาพท่ี 1.6

ภาพท่1ี .6 คลนื่ พลั ส์

1.1.6 รปู คลื่นสามเหล่ียม (Triangular Wave)
รูปคลื่นสามเหลี่ยมจะเป็นการรวมคลื่นเอียงลาดขึ้นกับคลื่นเอียงลาดลงโดยมีมุมเอียงลาดขึน้ และ

ลาดลงเท่ากนั แตถ่ า้ คลน่ื เอียงลาดขึ้นกบั คลื่นเอียงลาดลงมีมมุ เอียงขึ้นและลาดลงไม่เท่ากันจะเรียกคล่ืนชนิดน้ี
ว่าคลน่ื ฟนั เลื่อย (Sawtooth Wave) ดังแสดงในภาพที่ 1.7 โดยภาพย่อย (ก) จะแสดงรูปคลื่นสามเหลี่ยมท่ีมี
t1=t2 และภาพย่อย (ข) จะแสดงรปู คลน่ื สามเหลียมทม่ี ี t1t2

ภาพท่ี 1.7 คลืน่ สามเหลี่ยม
1.1.7 รูปคลนื่ อนิ ตเิ กรเตด (Integrated Wave)

รูปคลนื่ อนิ ตเิ กรเตดจะเปน็ การรวมคล่ืนเอกซโ์ พเนนเชยี ลลาดขน้ึ กบั คลื่นเอกซโ์ พเนน-เชียลลาดลง
โดยคลืน่ อนิ ติเกรเตดจะมีรปู ร่างเปล่ียนแปลงไปข้ึนอยูก่ ับคา่ เวลาคงท่ี (Time Constant :) รูปคลืน่ สามารถ
แสดงดังภาพที่ 1.8 โดยภายยอ่ ย (ก) จะแสดงรปู คล่นื อนิ ตเิ กรเตดคา่ เวลาคงท่ีน้อยและภาพย่อย(ข) จะแสดง
รปู คลืน่ รปู คลืน่ อินตเิ กรเตดคา่ เวลาคงที่มาก

ภาพท่ี 1.8 คล่นื อินติเกรเตด
1.1.8 รปู คลื่นดฟิ เฟอเรนติเอเตด (Differentiated Wave)

รปู คล่ืนดิฟเฟอเรนตเิ อเตดคอื คลน่ื ที่เกดิ ขนึ้ จากการรวมคล่นื เอกซ์โพเนนเชียลลาดขนึ้ และลาดลงกบั
คล่ืนขนั้ บนั ไดขาขึน้ กับขาลง โดยคลนื่ ดฟิ เฟอเรนตเิ อเตดท่ีเกิดขึ้นจะมีรปู ร่างเปลี่ยนแปลงไปขึ้นอยู่กับค่าเวลา
คงท่ี (Time Constant:) ซง่ึ สามารถแสดงดงั ภาพที่ 1.9 โดยภายยอ่ ย(ก) จะแสดงรปู คล่ืนดฟิ เฟอเรนติเอเตด
คา่ เวลาคงที่นอ้ ยและภาพย่อย(ข) จะแสดงรปู คลน่ื ดิฟเฟอเรนตเิ อเตดคา่ เวลาคงที่มาก

ภาพท่ี 1.9 คลืน่ ดิฟเฟอเรนติเอเตด

1.1.9 รูปคล่ืนแทรปซิ อยดัลและคลน่ื สแตรเคส (Trapezoidal Wave and Staircase Wave)
รูปคลื่นเหล่านี้จะสามารถพบได้ในอุปกรณ์เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์แบบต่าง ๆ โดยคลื่นแทรปิ-

ซอยดลั เกิดจากการรวมกันของคลืน่ ขั้นบนั ไดขาขึ้นและขาลงกับคลนื่ เอียง แสดงดังภาพท่ี 1.10 ภาพย่อย(ก)
ส่วนคลื่นสแตรเคสเกดิ จากการรวมกนั ของคลน่ื ขน้ั บันไดขาขึ้นกับขาลง แสดงดังภาพที่ 1.10 ภาพย่อย(ข)

ภาพท่ี 1.10 คล่ืนแบบแทรปซิ อยดลั และคล่ืนสแตรเคส
1.2 สัญญาณพลั สใ์ นทางทฤษฎี

สญั ญาณพัลส์ (Pulse Signal) หมายถึงสัญญาณที่มลี กั ษณะเป็นเหลยี่ มเปน็ มุมเปน็ หว้ งๆ โดยในแต่ละ
ช่วงของสญั ญาณจะซำ้ หรือไม่ซ้ำกันก็ได้ซ่ึงสัญญาณรูปคลื่นพัลสจ์ ะมีชื่อเรียกเฉพาะในแต่ละส่วนของรูปคล่นื
และจะเรยี กตามตำแหน่งท่ีเกดิ ของรูปคล่นื แตกทต่ี ่างกันออกไปโดยมีรายละเอียดดังในภาพท่ี 1.11

ภาพที่ 1.11 แสดงสัญญาณพลั ส์ในทางทฤษฎี

จากภาพท่ี 1.11 แสดงรปู คล่นื พลั ส์ทางทฤษฎี มสี ว่ นประกอบพลั สท์ ม่ี ีชื่อเรยี กและตำแหน่งของ

รปู คลนื่ แตกตา่ งกัน มรี ายละเอยี ดดังนี้

1) เหลย่ี มหน้าของพัลส์ (Leading Edge): เป็นขอบพลั สท์ ่มี ลี ักษณะเป็นขาขน้ึ

2) เหลยี่ มหลงั ของพลั ส์ (Trailing Edge): เป็นขอบพัลสท์ มี่ ลี กั ษณะเปน็ ขาลง

3) ความกว้างพัลส์ (Pulse Width): PW เป็นช่วงเวลาทเี่ กิดรูปคลน่ื พลั ส์

4) ชอ่ งว่างพลั ส์ (Space Width): SW เปน็ ช่วงเวลาทไ่ี มป่ รากฏสญั ญาณพลั ส์

5) ชว่ งเวลาเกดิ พัลส์ซำ้ (Pulse Repetition Time): Prt คือระยะเวลา 1 ไซเคลิ ท่ีพลั สเ์ กิดขนึ้ ไดจ้ ะนบั

จากจดุ เร่ิมตน้ ของพัลส์ลกู แรกไปถึงจดุ เร่ิมตน้ ของพัลส์ลูกตอ่ ไปมหี นว่ ยเปน็ (Sec) โดยจะหาไดม้ าจากสมการ

จากสมการที่ (1.1) จะไดค้ ่า Prt= 1 Sec ……………..(1.1)
Prr

Prt= PW+SW Sec ……..………..(1.2)

6) อัตราการเกิดพัลส์ซ้ำ (Pulse Repetition Rate) :Prr คอื จำนวนของพัลส์ท่ีเกดิ ข้ึนใน 1 วนิ าทหี รือ

อาจจะเรียกวา่ ความถขี่ องการเกิดพลั ส์ มีหน่วยเป็น (Hz) โดยจะหาได้มาจากสมการ

Prr= 1 Hz ..……………..(1.3)
Prt

7) แรงดนั สงู สดุ (Peak Voltage) : EP เป็นระดบั แรงดนั พลั สท์ จ่ี ดุ สงู สุดของรปู คล่นื

8) แรงดนั เฉล่ีย (Average Voltage) : EAV เปน็ ค่าแรงดันของพลั สท์ ี่วดั ออกมาเปน็ ค่าไฟตรงด้วย

มิเตอรไ์ ฟตรงซง่ึ จะเปน็ คา่ แรงดนั เฉล่ยี ของรปู คล่ืน ซงึ่ หาไดม้ าจากสมการ

EAV = A = (t1× V1 )+T(t2 × V2 ) V……………....(1.4)
PrPt

9) ดิวตีไซเคิล (Duty Cycle): เปน็ คา่ เปอรเ์ ซน็ ตท์ ่บี อกให้ทราบถึงอัตราสว่ นทเ่ี กิดพัลสก์ บั ชอ่ งวา่ ง
ระหว่างพลั ส์ ซ่งึ จะหาได้มาจากสมการ

ดิวตไี ซเคิล = (100%)(PW) %……………...(1.5)
Prt

ตัวอย่างที่ 1.1
จากสญั ญาณพลั สใ์ นภาพที่ 1.11 กำหนดให้ เอาตพ์ ตุ มีแรงดนั 20 V รูปคล่ืนพลั สม์ ีความกว้างของ

พัลส์ 10Sec ระยะห่างระหวา่ งพัลส์มีค่า 3Sec จงคำนวณหาค่า
1. ช่วงเวลาเกิดพลั สซ์ ำ้ (Pulse Repetition Time) : Prt
2. อตั ราการเกดิ พลั สซ์ ้ำ (Pulse Repetition Rate) : Prr
3. แรงดันสงู สุด (Peak Voltage) : EP
4. แรงดันเฉลยี่ (Average Voltage) : EAV
5. ดวิ ตไี ซเคิล

วิธีทำ

1.ช่วงเวลาเกดิ พลั ส์ซ้ำ Prt = PW+SW = 10 Sec + 3Sec

= 13 Sec

2. อตั ราการเกดิ พัลสซ์ ้ำ Prr = 1
Prt
3. แรงดนั สูงสดุ
4. แรงดนั เฉลีย่ EAV = 1
13 μSec
5. ดวิ ตีไซเคลิ
= 76.923 MHz

EP = แรงดันทเี่ อาต์พตุ

= 20 V
(t1× Vμ1S)+eTc(t2××2V02)V) + (3
= (10 13 μSec μSec × 0 V)
=

= 15.38 V

= (100%)(PW) %
Prt

= (100%)(10 μSec) %
13 μSec

= 76.92 %

1.3 สญั ญาณพลั สใ์ นทางปฏบิ ัติ
รูปคลื่นพลั ส์ในทางปฏบิ ัตนิ น้ั จะแตกตา่ งไปจากทฤษฎี เนือ่ งจากจะมคี วามลาดเอยี งของรปู คล่ืนปนมา

ดว้ ยดงั นน้ั การหาค่าลักษณะสมบัตขิ องสัญญาณพลั สจ์ ึงตอ้ งมลี ักษณะสมบตั ิที่เปน็ มาตรฐานเพ่อื ใชเ้ ปรียบเทียบ
คณุ สมบตั ิของพัลสท์ ่ีตา่ งกนั ออกไป ลักษณะของสัญญาณรูปคลืน่ พัลส์ในทางปฏิบัตจิ ะมีลักษณะดังภาพท่ี 1.12

ภาพที่ 1.12 คล่นื พลั ส์ในทางปฏิบัติ

จากภาพที่ 1.12 จะแสดงใหเ้ หน็ ถึงคลน่ื พัลส์ในทางปฏิบตั ิ ซ่งึ จะเหน็ วา่ ไมเ่ ป็นมุมฉากจรงิ ดังนั้นการ
หาคณุ สมบัตติ า่ ง ๆ ของพัลสจ์ ะกำหนดท่ีจดุ 90 เปอรเ์ ซน็ ตแ์ ละ10 เปอรเ์ ซ็นต์ของคา่ ความสูงของรปู คล่ืนเป็น
มาตรฐาน โดยคณุ สมบัตติ า่ ง ๆ ของรปู คลื่นพัลส์ในทางปฏบิ ตั ิจะสามารถอธบิ ายได้ดงั นี้

1. ค่าความกว้างของพัลส์ (Pulse Duration) หรือ tp จะหาได้มาจากค่าความสูงของรูปคลื่นพัลส์ท่ี
มากกว่า 90 เปอร์เซ็นตข์ องคา่ สงู สดุ มหี น่วยเป็นวินาที(Sec)

2. ค่าเวลาเคลอ่ื นขึ้น (Rise Time) หรอื tr เป็นระยะเวลาที่ขนาดของพัลสเ์ ริ่มต้นแรงดันตั้งแต่ค่า 10
เปอรเ์ ซ็นตจ์ นถึงคา่ สงู สดุ ของรูปคล่ืนพลั ส์ มีหนว่ ยเปน็ วนิ าที (Sec)

3. ค่าเวลาเคลื่อนลง (Fall Time) หรือ tf บางครัง้ เวลาลดลง (Delay Time) เป็นระยะเวลาท่พี ัลส์มี
ขนาดลดลงจาก 90 เปอรเ์ ซ็นต์เหลอื เป็น 10 เปอร์เซน็ ตข์ องคา่ สงู สุดของรปู คลืน่ พัลส์มหี นว่ ยเปน็ วนิ าที (Sec)

1.4 การสรา้ งและกำเนดิ สัญญาณพลั ส์รปู สเ่ี หลี่ยม
หลักการที่ใช้สร้างและกำเนิดสัญญาณพัลส์มีหลายวิธีการ เช่นการใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณไซน์ที่มี

ความแตกต่างกันเป็นฮาร์มอนกิ เลขคี่หลายๆเครื่องมาต่ออนุกรมกัน หรือการใช้วงจรกำเนิดความถ่สี ัญญาณ
รปู คล่นื สี่เหลยี่ มหรือวิธกี ารปอ้ นความถ่ไี ซนเ์ ขา้ ไปในวงจรขยายทรานซสิ เตอร์ทท่ี ำงานแบบขยายสัญญาณเกิน
ขอบเขต เปน็ ตน้

1.4.1 การสร้างสัญญาณพัลส์รูปสีเ่ หลีย่ มจากการรวมคลน่ื ไซน์

ภาพท่ี 1.13 การสร้างสญั ญาณพลั สร์ ปู คล่นื ส่เี หลยี่ มจากการรวมคลื่นไซน์
คลน่ื สัญญาณพัลสร์ ปู สี่เหล่ียมสามารถสร้างขนึ้ มาได้โดยการรวมกันของรูปคลื่นไซน์ความถี่พ้ืนฐาน
เข้ากับความถี่ฮาร์มอนิกคี่ของความถี่พื้นฐานถา้ จัดขนาดความแรงและเฟสของสัญญาณไซนท์ ี่จะนำมาใชใ้ ห้
เหมาะสม ผลรวมที่ได้จะเปน็ รูปคล่ืนสี่เหล่ียมจัตุรัสที่มีอัตราการเกิดพัลส์ซำ้ (Prr) เท่ากับความถี่พื้นฐานของ
รูปคลน่ื ไซนด์ ังแสดงได้ดงั ภาพท่ี 1.13
1.4.2 การสรา้ งสัญญาณพัลสร์ ูปสเ่ี หล่ยี มด้วยวิธีการปอ้ นความถ่ีไซน์เขา้ ไปทว่ี งจรขยายทรานซสิ เตอร์
รูปคลื่นสัญญาณพัลส์รูปสี่เหลี่ยมสามารถสร้างขึ้นมาได้ด้วยวิธีการผ่านสัญญาณไซน์เข้าไปใน
วงจรขยายชนิดคลาส A ดังแสดงในภาพที่ 1.14 โดยสัญญาณไซน์ที่ป้อนเข้าอินพุตนีจ้ ะตอ้ งมีความแรงของ
สัญญาณมากพอท่ีจะทำใหท้ รานซสิ เตอร์เกดิ สภาวะคตั ออฟ (Cut Off) และอิ่มตวั (Saturation) ไดด้ ังแสดงให้
เหน็ ไดจ้ ากกราฟแสดงอตั ราขยายของทรานซสิ เตอร์ในรูปที่ 1.15

ภาพท่ี 1.14 วงจรขยายชนิดคลาส A แบบอมิ ติ เตอรล์ งกราวด์ ที่ขยายสัญญาณมากเกนิ ไป
ภาพที่ 1.15 กราฟแสดงอตั ราขยายของสญั ญาณไซน์ทปี่ ้อนเขา้ มาเทียบกับสญั ญาณท่ีเอาตพ์ ตุ

1.4.3 การสร้างสญั ญาณพลั สร์ ูปสเี่ หล่ียมดว้ ยการใช้วงจรกำเนดิ ความถี่สัญญาณรปู คล่นื สี่เหลี่ยม
การสร้างคลื่นสัญญาณพัลส์รูปสี่เหลี่ยมอีกแบบหนึ่งที่นิยมใช้มากที่สุดคือวิธีการใช้วงจรกำเนิด

ความถ่ีสญั ญาณรปู ส่ีเหลยี่ มโดยการใชไ้ อซตี ้งั เวลา (Timer) อย่างไรก็ตามไอซตี งั้ เวลาก็มหี ลายชนิดหลายแบบ
ใหเ้ ลอื กใชง้ านแต่ทนี่ ยิ มใช้มากทส่ี ุดได้แก่ไอซตี ั้งเวลาเบอร์ 555 โดยการออกแบบคล่ืนสญั ญาณพัลสร์ ปู สเ่ี หลยี่ ม
ดว้ ยไอซตี ั้งเวลาเบอร์ 555 จะมีรายละเอยี ดดงั ต่อไปน้ี

ภาพที่ 1.16 วงจรสรา้ งคลื่นสัญญาณพลั สร์ ปู สเ่ี หลีย่ มดว้ ยไอซตี ั้งเวลาเบอร์ 555

จากวงจรในภาพที่ 1.16 สามารถนำไปสร้างเป็นวงจรสร้างคล่ืนสัญญาณพัลส์รูปสี่เหลี่ยมได้ โดยมี

ขั้นตอนในการออกแบบดงั สมการตอ่ ไปนี้

1. ช่วงเวลาทม่ี พี ลั สจ์ ะหาได้มาจากสมการ ton= 0.7 C (RA + RB) ……………...(1.6)

2. ชว่ งเวลาระหว่างพัลสจ์ ะหาไดม้ าจากสมการ toff = 0.7 CRB ……………...(1.7)

3. ค่าเวลา (Time) จะหาไดม้ าจากสมการ T = 0.7 C(RA+RB) + 0.7 C (RB) ……………..(1.8)

จากสมการที่(1.8) ดงั นน้ั T = 0.7 C(2 RB+RA) .………….....(1.9)
1.43 ………………...(1.10)
4. ค่าความถี่ (Frequency) จะหาไดม้ าจากสูตร F = (RA + 2RB) C

5. คา่ ดวิ ตี ไซเคลิ จะหาไดม้ าจากสูตร = (100%)(t off ) …...……...(1.11)
T …………...(1.12)

แทนค่า tOff ลงในสมการท่ี (1.11) = (100%)(0.7C RB )
T

ดังน้ัน ดิวตี ไซเคลิ = RB  (100%)
(RA + 2RB)

ตวั อย่างที่ 1.2

จงออกแบบวงจรสร้างสัญญาณพัลส์รูปสีเ่ หล่ียมโดยใช้ไอซี 555 ให้สามารถผลิตความถี่ 70 Hz โดย

กำหนดใหค้ ่าตัวเกบ็ ประจุ 0.47 µF และตวั ต้านทาน RA มีคา่ เทา่ กบั 1 kΩ

วธิ ีทำ 1.43
(RA + 2RB) C
หาค่าความถจี่ ากสมการ F =

70 = (1 kΩ + 1.43 0.47 μF
2RB) 
(70 ×0.00000047 F) (1000+ 2 RB) = 1.43

0.00000032×(1000+ 2 RB ) = 1.43
1.43
(1000+2 RB) = 0.00000032

RB = 4468750 – 1000
2

คา่ RB = 2233875 Ω

ดงั นั้น RB มีค่าประมาณ 2.2 MΩ

1.5 การแปลงรูปสญั ญาณ
การแปลงรูปคลืน่ สัญญาณทางไฟฟ้าหมายถึง การนำรปู คล่ืนสญั ญาณไฟฟ้าผ่านเข้าไปในอินพุตของ

วงจรหนึ่งแล้วผลที่ได้ทางเอาต์พุตของวงจรนั้นทำให้รูปคลื่นมีการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมโดยวงจรที่ทำให้
รูปคล่ืนสัญญาณไฟฟ้าเปลี่ยนรปู ไปจากเดิมนี้จะเรียกว่าวงจรแตง่ รปู คลื่นสัญญาณ (Wave Shaping Circuit)
ดังแสดงในภาพที่ 1.13 ซึ่งจะเป็นวงจรแต่งรูปคลื่นสัญญาณนี้จะนิยมใช้อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนกิ ส์ประเภท ตัว
ต้านทาน (R) ตัวเหนี่ยวนำ (L) และตัวเก็บประจุ (C) จัดวงจรร่วมกัน เช่น วงจร RC วงจรRL และวงจร RLC
เป็นต้น

ภาพที่ 1.17 รปู สัญญาณทม่ี ีการเปลี่ยนแปลงไปเม่อื ผา่ นวงจรแปลงรปู คลื่นสญั ญาณ

จากภาพท่ี 1.17 จะแสดงใหเ้ หน็ ถึงรูปคลื่นสญั ญาณส่เี หล่ยี มทีผ่ ่านเขา้ ไปทางด้านอินพุตของวงจรแต่ง
รูปคลื่นสัญญาณแล้วผลที่ได้ทางเอาต์พุตจะเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม โดยวงจรแต่งรูปคลื่นสัญญาณจะใช้
คุณสมบตั ใิ นการทำงานของอุปกรณป์ ระเภท RLC เขา้ มาปรับแต่งรูปคล่ืน จากภาพที่ 1.16 จะเห็นว่าเอาต์พุต
EO1 จะเป็นรูปคลื่นอินตเิ กรเตด และเอาต์พุต EO2 จะเป็นรูปคล่ืนดิฟเฟอเรนชิเอเตดโดยรูปรา่ งของสัญญาณ
เอาต์พุตจากการปรับแต่งรูปคลื่นสัญญาณนี้จะมีผลตามค่าเวลาคงที่ (Time Constant) ในวงจร ซึ่งจะได้
กลา่ วถงึ ในบทเรยี นต่อไป

1.6 ตวั อยา่ งการนำวงจรกำเนิดสัญญาณพลั สร์ ูปสีเ่ หลีย่ มไปประยุกต์ใชง้ าน
โดยทั่วไปแลว้ การนำวงจรกำเนิดสญั ญาณพลั ส์รูปสเี่ หล่ียมไปประยุกต์ใชง้ านนั้นจะตอ้ งคำนึงถึงความ

เหมาะสมของงานแต่ละประเภทที่จะนำไปประยุกต์ใช้ด้วยเนื่องจากวงจรที่ใช้สร้างคลื่นสัญญาณพัลส์รูป
สีเ่ หลี่ยมมหี ลายแบบดังท่ีไดก้ ลา่ วมาแล้วในหัวข้อท่ผี า่ นมาแตอ่ ยา่ งไรก็ตามวงจรทีน่ ิยมใช้มากทส่ี ดุ จะเป็นวงจร
กำเนิดความถี่สัญญาณรปู สี่เหลีย่ มโดยการใช้ไอซีตัง้ เวลา (Timer) เนื่องจากวงจรนีส้ ามารถนำไปประยุกต์ใช้
งานไดง้ ่าย ดงั น้นั ในหวั ขอ้ นจ้ี งึ ขอยกตัวอยา่ งการนำวงจรกำเนิดสญั ญาณพลั ส์รปู ส่ีเหลี่ยมท่ีใช้ไอซีต้ังเวลาเบอร์
555ไปประยุกต์ใช้งาน โดยไดน้ ำวงจรไปประยุกตใ์ ช้เป็นวงจรสรา้ งสญั ญาณเสยี งทเี่ ปลย่ี นค่าความถี่เสียงไปตาม
ระดบั แสงสว่างดังวงจรทแ่ี สดงในภาพท่ี 1.18

.

ภาพท่ี 1.18 รูปวงจรสรา้ งสญั ญาณเสียงที่เปลย่ี นไปตามระดบั แสงสว่าง
จากวงจรในภาพที่ 1.18 เป็นวงจรสร้างสัญญาณเสียงที่สามารถเปลี่ยนค่าความถี่เสียงไปตามระดับ
แสงสว่างที่ได้รับโดยใช้ LDR ที่ต่อขนานกับ RBในวงจรเป็นตัวรับแสง โดยอาศัยหลักการทำงานของ LDR
กลา่ วคือถ้ามแี สงตกกระทบทต่ี ัว LDR จะทำใหค้ ่าความต้านทานของตัวมนั เปลย่ี นไปหากแสงทต่ี กกระทบมาก
มีค่าความสว่างมากจะทำให้ความต้านทานในตัวมันจะเหลือนอ้ ยแต่เม่อื มแี สงสว่างท่ีตกกระทบมีค่าน้อยจะทำ
ให้ค่าความต้านทานในตัวจะมีค่ามากขึ้น จากการเปลี่ยนแปลงของค่าความต้านทานนี้เองจะทำให้การผลิต
ความถี่ของวงจรกำเนิดความถีส่ ัญญาณรูปสี่เหลี่ยมโดยการใช้ไอซี 555 เปลี่ยนแปลงไปตามหลักการทำงาน
วงจรที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อที่ผ่านมาและความถี่ที่ถูกผลิตขึ้นมานี้จะถูกส่งไปที่ลำโพงเพื่อให้เกิดเป็น
สัญญาณเสียงตอ่ ไปดงั น้นั วงจรนีจ้ ึงสามารถเปล่ยี นคา่ ความถเี่ สียงไดต้ ามระดับแสงสว่างทีเ่ ปลีย่ นแปลงไปได้
1.7 ความหมายของวงจรลดทอนสญั ญาณ
วงจรลดทอนสัญญาณ (Attenuator Circuit) หมายถงึ วงจรท่ีใช้ลดขนาดของสญั ญาณทางไฟฟ้าวงจร
จะทำหน้าทล่ี ดความแรงของสัญญาณท่ีอนิ พุตเพ่ือทำใหส้ ญั ญาณที่ออกไปเอาต์พุตมีขนาดที่ลดต่ำลงซ่ึงแรงดัน
ที่เอาต์พุตของวงจรจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดนั ทางด้านอินพุตโดยพื้นฐานแล้ววงจรที่ทำหน้าที่ลดทอน

สัญญาณก็คือวงจรแบง่ แรงดัน (Voltage Divider) นั่นเองหน่วยของวงจรลดทอนสัญญาณจะมหี นว่ ยเป็นเดซิ
เบล (dB) ลกั ษณะวงจรลดทอนสญั ญาณอย่างงา่ ยสามารถแสดงได้ดงั ในภาพที่ 1.19

ภาพที่ 1.19 แสดงวงจรลดทอนสัญญาณ (Attenuator Circuit)

จากวงจรลดทอนสัญญาณ(Attenuator Circuit) ในภาพที่ 1.19 แสดงให้เห็นว่าภายในวงจรจะ
ประกอบไปด้วยตัวต้านทาน (R) เพียงอย่างเดียวดังน้ันความถี่ตา่ ง ๆ ของสัญญาณอินพุตที่ป้อนเขา้ ไปใหก้ บั

วงจรจึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากตวั ต้านทานไม่ส่งผลใด ๆ กับความถี่ ดังนั้นสัญญาณที่เอาต์พุตของ
วงจรจึงมีรูปร่างเหมือนกับสัญญาณทางอินพุตที่เข้ามาทุกอย่างเพียงแต่ขนาดของสัญญาณลดลงเท่านั้นโดย
สญั ญาณทเ่ี อาตพ์ ุตของวงจรลดทอนสัญญาณสามารถหาค่าได้จากสมการดงั ตอ่ ไปน้ี

สญั ญาณทเี่ อาต์พตุ (EO) หาคา่ ได้มาจาก (EO) = Ein R R2 …………………(1.13)
1 +R
2

(Ein) = R2 …………………(1.14)
R1 + R2
จากสมการที่ (1.13) และ (1.14) อัตราส่วน EO ของสมการลดทอนสัญญาณ(Attenuator
E in

Factor) เม่อื ตอ่ โหลดให้กับวงจร จะมคี ่าเปลยี่ นไปดังสมการท่ี (6.3)

E O R 2//RL …………… (1.15)
E =in R1 + R 2 //R L
แตถ่ า้ วงจรมีอุปกรณอ์ น่ื เพม่ิ เขา้ ไปในวงจร เชน่ คาปาซิเตอร์ (C) หรืออินดกั เตอร์ (L) ตอ่ รว่ มอย่ภู ายใน

วงจรจะทำใหร้ ปู สัญญาณที่ออกไปเอาต์พตุ มกี ารผิดเพี้ยนขึ้นไดอ้ ย่างไรก็ตามอุปกรณท์ ่ีส่งผลต่อค่าความถ่ีของ

สัญญาณในวงจรส่วนใหญ่มักจะเป็นคาปาซิเตอร์ (C) ซึ่งอาจเป็นอินพุตคาปาซิเตอร์ (Stray Capacitance)

ของอปุ กรณ์ทเ่ี ป็นโหลดของวงจรลดทอนสญั ญาณกไ็ ด้ ดงั น้ันเม่อื วงจรลดทอนสญั ญาณ ซึ่ง ประกอบไปดว้ ย คา

ปาซเิ ตอร์ (C) เป็นโหลด (Load) สามารถใชท้ ฤษฎีเทวินิน เขียนวงจรได้ ดงั ท่แี สดงในภาพที่ 1.20 ภาพยอ่ ย (ก)

ภาพท่ี 1.20 วงจรลดทอนสัญญาณทีม่ ีคาปาซเิ ตอรเ์ ปน็ โหลด

จากในภาพท่ี 1.20 ภาพย่อย(ข) แสดงถงึ วงจรเทยี บเท่าของวงจรลดทอนสัญญาณเมอ่ื มีคาปาซิเตอร์
เปน็ โหลด วงจรลดทอนสัญญาณนจ้ี ะถูกจดั อยู่ในรูปของวงจรกรองความถต่ี ่ำแบบอารซ์ ี (RC Low Pass Filter
Circuit) ที่มีค่าไทม์คอนสแตนท์เท่ากับ Rth × C ดังนั้นหากป้อนสัญญาณอินพุตเข้าไปในวงจรก็จะเกิดการ
ผิดเพี้ยนของสัญญาณขึ้น ซึ่งค่าผิดเพี้ยนนี้จะขึ้นอยู่กับค่าเวลาคงที่ (Time.Constant) ของวงจรเม่ือ
เปรยี บเทียบกบั ค่าความกวา้ งของสัญญาณ (Pulse.Width) อนิ พุต โดยถา้ ความกวา้ งของสญั ญาณอินพุตลดลง
การการผิดเพี้ยนก็จะมีมากขึ้นดงั นั้นจึงต้องทำการแก้ไขความผิดเพ้ียนของสัญญาณที่เกดิ ขึ้นนีด้ ้วยการต่อตัว
เก็บประจุชดเชยความถี่ (Compensation.Capacitor) เขา้ ไปในวงจร โดยการตอ่ ตัวเกบ็ ประจชุ ดเชยความถี่น้ี
จะตอ่ ครอ่ มกับตัวต้านทาน R1 ในวงจรซึ่งสามารถแสดงไดด้ ังวงจรในภาพท่ี 1.21

ภาพท่ี 1.21 วงจรลดทอนสญั ญาณทม่ี ีคาปาซเิ ตอรเ์ ปน็ ตัวชดเชยความถี่

จากภาพที่ 1.21 เป็นวงจรลดทอนสัญญาณที่มคี าปาซิเตอร์เป็นตัวชดเชยความถี่ (Compensating
Attenuator) โดยจะทำการต่อตัวเก็บประจุ C1 คร่อมไว้กับตัวต้านทาน R1 เข้าไปในวงจรเพื่อทำการชดเชย
ความถี่เมื่อต่อคาปาซิเตอร์ชดเชยความถี่เข้าไปในวงจรค่าสมการลดทอนสัญญาณ (Attenuation Factor)
ของวงจรจะมคี า่ ดังต่อไปนี้

จากสมการ EO = ZZ

เม่อื Ein Z1 + Z2
Z1 = R1//Xc1

= R1//Xc1

= R1// 1
Wc1
= R1
WR1C1 +1
ดังนนั้ Zz = R1 // Xc1

= WR2R/R2/C2W1+1c12
=

EO = Wc1RRR211/(+W1R+2WCc2 +1) +1
E in R2
= 2R2

จากสมการทไี่ ด้ เม่ือกำหนดใหค้ า่ เวลาคงท่ี(Time Constant) ของวงจรคอื ค่า R1× C1มคี ่าเทา่ กบั คา่ เวลาคงที่
ของ R2× C2 จะไดค้ ่า

EO = R2
Ein R1 + R 2

ดังนัน้ หากคา่ เวลาคงท่ีของวงจรมีค่า R1× C1= R2 × C2 จะทำใหว้ งจรลดทอนสัญญาณน้ีมีการชดเชย
ความถี่ที่เหมาะสม (Properly Compensation) แต่ถ้าหากค่าเวลาคงที่ของวงจรมีค่า R1× C1 > R2 × C2
แสดงว่าวงจรลดทอนสัญญาณมีการชดเชยความถี่มากเกินไป (Over Compensation) ดังนั้นการชดเชย
ความถี่ที่เหมาะสมควรจะทำให้ค่า R1× C1 = R2× C2 โดยลักษณะการตอบสนองวงจรลดทอนสัญญาณต่อ
สัญญาณอนิ พุตท่ีเข้ามา สามารถแสดงไดด้ ังภาพท่ี 1.22 โดยในภาพยอ่ ย (ก) แสดงสญั ญาณทปี่ อ้ นเข้าทอ่ี ินพุต
ของวงจร และภาพท่ี 1.22 ภาพย่อย (ข) จะแสดงสัญญาณที่เอาต์พุตของวงจร

ภาพที่ 1.22 ลักษณะการตอบสนองวงจรลดทอนสญั ญาณตอ่ สัญญาณอนิ พุต

ตัวอยา่ งที่ 1.3 จากวงจรลดทอนสญั ญาณดังในรูป จงคำนวณหาคา่ คาปาซิเตอรช์ ดเชยความถ่ี C1 เม่อื
กำหนดใหค้ าปาซเิ ตอรอ์ ินพตุ ของออสซลิ โลสโคป (C2) มคี า่ เทา่ กบั 100 pF

C1

Ein R1 = 10 MΩ C2 Eo
R2= 1 MΩ 100 pF

วิธีทำ เมื่อตอ้ งการใหว้ งจรมีการชดเชยความถี่ท่ีเหมาะสมจะหาได้มาจากสมการ

R1× C1= R2 × C2
R2C2
ดังนนั้ C1= R1

= 1 MΩ × 100 pF
10 MΩ

ดงั นั้น C1 มคี า่ = 10 pF

1.8 รูปแบบของวงจรลดทอนสญั ญาณ
วงจรลดทอนสัญญาณที่ใช้กันโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบคือ แบบพายเน็ตเวิร์ค

(π Network) กับ ทีเน็ตเวร์ค (T Network) โดยรูปแบบของวงจรลดทอนสัญญาณทั้งสองแบบนี้จะทำให้
อิมพีแดนซ์ทางด้านอินพุตเท่ากับอิมพีแดนซ์ทางด้านเอาต์พุต อย่างไรก็ตามในการออกแบบวงจรลดทอน
สญั ญาณน้นั จะเลอื กใชแ้ บบใดกไ็ ด้ เพราะจะให้ประสิทธภิ าพเหมอื นกนั ขึน้ อย่กู ับความเหมาะสมในการนำไปใช้
งาน รูปแบบวงจรลดทอนสญั ญาณทั้ง 2 แบบสามารถแสดงได้ดังในภาพที่ 1.23

ภาพท่ี 1.23 รปู แบบวงจรลดทอนสัญญาณ

จากวงจรลดทอนสญั ญาณแบบพาย เนต็ เวิรค์ (π Network) ดงั ในภาพที่ 1.23 ภาพย่อย (ก) สามารถ
หาค่า R1 และ R2 ไดจ้ ากสมการตอ่ ไปนี้

R1= Z ( K +1 )
K –1

และค่า R2 = ( Z ) ( K2 – 1 )
2 K

ส่วนวงจรลดทอนสญั ญาณแบบที เนต็ เวร์ค (T Network) ดงั ในภาพที่ 6.5 ภาพย่อย (ข) สามารถหา

ค่า R1 , R2 และR3 ไดจ้ ากสมการต่อไปน้ี

R1= R2= Z ( K + 1 )
K – 1

และคา่ R3= 2Z ( K )

K2 –1

จากสมการข้างต้นจะเห็นได้ว่าการออกแบบหาค่าความต้านทานจะมีค่าเคเฟคเตอร์ (K – Factor)
เขา้ มาเก่ยี วขอ้ งซงึ่ คา่ K = 10A/20 โดยคา่ A คือสัญญาณทถ่ี ูกลดทอนลงมีหนว่ ยเป็น dB เชน่ A = 10 dB จะได้
K = 1010/20 = 100.5= 3.162 หรือถา้ หากวา่ A มคี า่ เท่ากับ 9 dB จะได้คา่ อมิ พแี ดนซ์ (Z) ไปคณู กับค่า K ก็จะ
สามารถหาคา่ ความตา้ นทานได้

1.9 ตวั อย่างการคำนวณของวงจรลดทอนสญั ญาณ
ตัวอย่างที่ 1.4 สายอากาศเคร่ืองส่งวิทยุเครอื่ งหนึ่งกำหนดให้คา่ Z = 50 Ω และมีอตั ราการลดทอนสญั ญาณ
ขนาด 3 dB จงหาคา่ ความต้านทาน R1และ R2
วิธีทำ สายอากาศเครื่องส่งวิทยุเครื่องหนึ่งกำหนดให้ค่า Z = 50 Ω และมีอัตราการลดทอนสัญญาณขนาด

3 dB ดงั นน้ั จะไดค้ ่าความตา้ นทาน R1 และ R2 จะตอ้ งนำไปคำนวณแบบพายเนต็ เวิรค์ โดยใชส้ มการหาค่า R1=

Z ( K +1 ) และพจิ ารณาระดับการลดทอนสัญญาณที่ 3 dB จะได้ K = 103/20= 100.15= 1.4125
K –1

ดังน้ัน R1ที่ (3 dB) = Z ( K + 1 ) เมื่อกำหนดให้ Z = 50 Ω
K – 1

= (50 Ω) ( 1.4125 +1 )
1.4125 –1

(50 Ω )(2.4125)

= 0.4125

= 120.625
0.4125

= 292.42Ω

ดังนั้นค่า R1 ที่ใชง้ านจริง  300 Ω

คำนวณหาค่าความต้านทาน R2 (รปู แบบ พาย เน็ตเวริ ค์ )

หาคา่ R2จากสมการ R2 ( )= Z K2 –1
2K

( )= 50 Ω (1.4125)2 –1
2(1.4125)

(50 Ω)(0.995)

= 2.825
= 49.75

2.825

= 17.61 Ω
ดังนั้น ค่า R2 ท่ใี ชง้ านจรงิ  18 Ω

1.10 ตัวอยา่ งการนำวงจรลดทอนสัญญาณไปประยุกตใ์ ชง้ าน
โดยท่วั ไปแลว้ วงจรลดทอนสญั ญาณมกั ใช้ทำหนา้ ที่ใช้ลดความแรงของสญั ญาณทมี่ ขี นาดมาก

เกนิ ไป ดังน้นั การนำวงจรลดทอนสญั ญาณไปประยกุ ต์ใชง้ านมักจะเน้นไปในเร่อื งทีเ่ ก่ียวกบั สัญญาณหรอื การ
ลดขนาดของสญั ญาณ โดยตัวอยา่ งวงจรท่นี ำเอาวงจรลดทอนสัญญาณไปประยกุ ต์ใช้งานสามารถแสดงได้ดังใน
ภาพที่ 1.24

ภาพที่ 1.24 วงจรลดระดบั สัญญาณของสายวัดสญั ญาณออสซลิ โลสโคป
จากวงจรในภาพท่ี 1.24 แสดงตวั อยา่ งวงจรการนำการนำวงจรลดทอนสญั ญาณไปประยกุ ตใ์ ช้งานลด
ระดับสัญญาณของสายวดั สญั ญาณออสซลิ โลสโคป จากวงจรดังรปู จะเหน็ ว่าจุดที่ตอ่ สญั ญาณ 10 เพอื่ นำ
สญั ญาณไปวัดทอ่ี อสซิลโลสโคปจะต้องผ่านวงจรลดทอนสัญญาณเพ่อื ใหส้ ญั ญาณลดลงในอตั รา 10 เท่า เพ่ือ
ไมใ่ หส้ ัญญาณท่เี ข้าไปวดั ทอี่ อสซลิ โลสโคปมีขนาดทใ่ี หญจ่ นเกินไปสว่ นในจดุ ท่ตี อ่ กับ 1 นน้ั จะเปน็ จดุ ท่ี
ส่งผ่านสญั ญาณมาโดยตรงโดยไมผ่ า่ นวงจรลดทอนสญั ญาณ