แผนการจัดการเรียนรู้-วงจรไอซี

แผนการจดั การเรยี นรู้

ชอื่ วชิ า วงจรไอซีและการประยุกต์ใช้งาน รหสั วชิ า 20105-2104
ทฤษฎี 1 ปฏบิ ตั ิ 3 หนว่ ยกติ 2 หลกั สตู รประกาศนยี บัตรวชิ าชพี
ประเภทวชิ าอุตสาหกรรม สาขาวชิ าอเิ ล็กทรอนิกส์ สาขางานอเิ ล็กทรอนกิ ส์

จดั ทําโดย

นางสาวเจนจริ า พทุ ธชาติ

วิทยาลัยเทคนคิ สวา่ งแดนดิน
สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศกึ ษา

กระทรวงศึกษาธิการ

หลกั สูตรรายวชิ า

ชือ่ วชิ า วงจรไอซีและการประยุกตใ์ ชง้ าน รหสั วิชา 20105-2104 ทฤษฎี 1 ปฏบิ ตั ิ 3 หนว่ ยกติ 2
หลกั สตู รประกาศนียบตั รวชิ าชีพ สาขาวชิ า อิเล็กทรอนิกส์ สาขางาน อเิ ลก็ ทรอนิกส์

จดุ ประสงค์รายวชิ า

1.เข้าใจการทางานของไอซีชนดิ ตา่ งๆ
2.มที ักษะการตอ่ ประกอบวงจรไอซี ทดสอบการทางานและการประยุกต์ใชง้ าน
3.มีกจิ นสิ ัยในการแสวงหาความรู้เพิ่มเตมิ การทางานด้วยความประณีต รอบคอบและปลอดภัย
สมรรถนะรายวิชา
1.แสดงความรูเ้ กยี่ วกบั วงจรไอซแี ละการประยุกตใ์ ชง้ าน
2. ประกอบและทดสอบวงจรไอซี
3.ประยกุ ต์ใชง้ านวงจรไอซีกับอปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์
คําอธิบายรายวชิ า

ศึกษาและปฏิบัติงานเกี่ยวกับคุณลักษณะสมบัติพ้ืนฐานไอซีออปแอมป์ การทางานของออป
แอมป์ในวงจร Inverting/Non Inverting Amplifier , Summing Amplifier , Comparator , Differential
Amplifier,Integrating Amplifier และอื่นๆ การประยุกต์ใช้ไอซีสาเร็จรูปในงาน Digital , Multivibrator ,
Flip - Flop , วงจรแสดงผลและวงจรขับ ( Display/Driver ) Timer , Regulator , Function Generator
, Phase locked loop กาเนิดสญั ญาณเสียงดนตรี และอ่นื ๆ

หน่วยการเรียนรู้

หนว่ ยการ ช่ือหน่วยการเรยี นรู้/รายการสอน จาํ นวน
เรียนรทู้ ี่ สัปดาหท์ ี่ ชั่วโมง

1 คณุ ลกั ษณะสมบัติพื้นฐานของไอซีออปแอมป์ 1-3 12
4-6 12
2 การทางานของไอซีออปแอมป์ในวงจรต่างๆ 7-8 8

3 การประยุกต์ใชไ้ อซใี นวงจรดจิ ิตอล วงจรมลั ตไิ วเบร-เตอร์ วงจรแสดงผลและวงจร 9-10 8
ขับ 11-12 8
13-14 8
4 ไอซีไทเมอร์ 15-18 16

5 ไอซเี รกเู ลเตอร์ 18 72

6 ไอซีกาเนิดสญั ญาณ

7 การประยุกต์ใชไ้ อซใี นวงจรกาเนดิ เสยี งดนตรี วงจรขยายสญั ญาณเสียงและวงจร
เฟสลอ็ กลูป

รวม

หน่วยการเรียนรู้และสมรร

ชื่อหน่วย ความรู้

หนว่ ยท่ี 1 แสดงความร้เู กี่ยวกับคุณลักษณะสมบตั ิ
คณุ ลกั ษณะสมบัตพิ ้นื ฐานของ พื้นฐานของไอซีออปแอมป์
ไอซอี อปแอมป์
หน่วยที่ 2 แสดงความรู้เกี่ยวกับการทางานของไอซ
การทํางานของไอซอี อปแอมปใ์ น ออปแอมปใ์ นวงจรต่างๆ
วงจรตา่ งๆ
หนว่ ยที่ 3 แสดงความร้เู กีย่ วกับการประยุกตใ์ ช้ไอซ
การประยุกต์ใช้ไอซใี นวงจร วงจรดจิ ติ อล วงจรมัลตไิ วเบร-เตอร์ วงจ
ดจิ ติ อล วงจรมัลตไิ วเบร-เตอร์ แสดงผลและวงจรขับ
วงจรแสดงผลและวงจรขับ
หนว่ ยที่ 4 แสดงความรเู้ กยี่ วกบั ไอซีไทเมอร์
ไอซีไทเมอร์

หนว่ ยท่ี 5 แสดงความรู้เกี่ยวกบั ไอซเี รกูเลเตอร์
ไอซีเรกเู ลเตอร์

รถนะประจาํ หน่วย คุณลกั ษณะอนั พึงประสงค์

สมรรถนะ
ทกั ษะ

สามารถออกแบบวงจรคุณลักษณะ ทางานดว้ ยความปลอดภยั

สมบัตพิ ้ืนฐานของไอซีออปแอมป์ ความปราณตี และมเี จตคตทิ ี่ดี

ในการทางาน

ซี สามารถออกแบบวงจรการทางานของ ทางานดว้ ยความปลอดภยั

ไอซีออปแอมปใ์ นวงจรต่างๆ ได้ ความปราณตี และมีเจตคติทีด่ ี

ในการทางาน

ซีใน สามารถออกบบวงจรการประยุกต์ใช้ ทางานดว้ ยความปลอดภัย

จร ไอซีในวงจรดิจิตอล วงจรมัลติไวเบร- ความปราณีตและมเี จตคติทีด่ ี

เตอร์ วงจรแสดงผลและวงจรขบั ได้ ในการทางาน

สามารถออกบบวงจรไอซีไทเมอร์ได้ ทางานดว้ ยความปลอดภัย
สามารถออกบบวงจรไอซเี รกูเลเตอร์ได้ ความปราณตี และมีเจตคตทิ ่ดี ี
ในการทางาน
ทางานดว้ ยความปลอดภัย
ความปราณีตและมเี จตคติที่ดี
ในการทางาน

ชือ่ หน่วย ความรู้

หนว่ ยท่ี 6 1 แสดงความรเู้ กี่ยวกบั ไอซีกาเนดิ
ไอซีกาํ เนดิ สัญญาณ สญั ญาณ

หน่วยที่ 7 แสดงความรูเ้ กย่ี วกบั ไอซีในวงจรกาเนดิ

การประยกุ ตใ์ ช้ไอซีในวงจรกําเนิด เสยี งดนตรวี งจรขยายสัญญาณเสยี งและ

เสยี งดนตรีวงจรขยาย วงจรเฟสล็อกลปู

สัญญาณเสยี งและวงจรเฟสล็อก

ลปู

สมรรถนะ คุณลกั ษณะอนั พงึ ประสงค์
ทักษะ

สามารถออกบบวงจรไอซกี าเนิด ทางานด้วยความปลอดภยั
สัญญาณได้ ความปราณตี และมเี จตคตทิ ี่ดี
ในการทางาน
สามารถออกบบไอซีในวงจรกาเนดิ ทางานด้วยความปลอดภัย
ะ เสียงดนตรวี งจรขยายสญั ญาณเสยี ง ความปราณีตและมเี จตคติท่ีดี
ในการทางาน
และวงจรเฟสล็อกลูป
ได้

แผนการจดั การเรยี นรู้ หนว่ ยที่ 1

คุณลกั ษณะสมบัตพิ ้ืนฐานของไอซอี อป สอนครง้ั ที่ 1-3
แอมป์ ช่วั โมงรวม 12

จานวนช่วั โมง 12
1. สาระสําคญั

ออปแอมป์ ( Op Amp ) ย่อมาจากคาว่าออเปอเรชันแนลแอมปลิฟายเออร์ ( Operational Amplifier )
เปน็ วงจรรวมหรอื เรยี กวา่ เปน็ ไอซี ทาหน้าท่ปี ฏิบตั ิการเกีย่ วกบั การขยายสญั ญาณเรยี กสั้นๆ คอื ไอซีออปแอมป์

2. สมรรถนะประจาํ หน่วยการเรียนรู้
แสดงการทดสอบวงจรเปรียบเทียบแรงดันไฟฟา้ ของไอซีออปแอมป์เบอร์ LM741

3. จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้
3.1 ด้านความรู้
3.1.1 อธิบายความหมาย สญั ลกั ษณ์ และวงจรพ้ืนฐานภายในไอซีออปแอมป์เบอร์ LM741
3.1.2 อธิบายคณุ ลักษณะออปแอมป์ในทางอุดมคติ
3.1.3 จาแนกรายละเอยี ดไอซอี อปแอมปเ์ บอร์ LM741
3.2 ด้านทักษะ
3.2.1 ประกอบและทดสอบวงจรภาคจา่ ยไฟฟา้ ทท่ี าใหไ้ อซีออปแอมป์ทางานดมี ปี ระสิทธภิ าพสูงสดุ
3.3 คณุ ลักษณะอันพึงประสงค์
3.3.1 ทางานด้วยความปลอดภัยความประณีตและมีเจตคตทิ ่ีดีในการทางาน

4. สาระการเรียนรู้
4.1 สัญลกั ษณ์และวงจรภายในไอซีออปแอมป์
4.2 ไอซีออปแอมปท์ างอดุ มคติ
4.3 รายละเอียดไอซอี อปแอมปเ์ บอร์ LM741
4.4 ตาแหน่งขาไอซีออปแอมป์เบอร์ LM741
4.5 แหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟา้ ไอซีออปแอมป์เบอร์ LM741
4.6 วงจรเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าของไอซีออปแอมป์

5. กิจกรรมการเรียนรู้
5.1 การนาเขา้ สู่บทเรียน
5.1.1. ครูเรยี กช่ือ สารวจการแตง่ กายของผู้เรยี น การเตรยี มอปุ กรณก์ ารเรียน พร้อมบนั ทกึ ลงในแบบ

ประเมินผลคุณธรรม และจรยิ ธรรม
5.1.2. ครูแจง้ จดุ ประสงค์การเรยี นรแู้ ละความสาคญั ของเนอื้ หาในหน่วยการเรียนรู้
5.1.3. ผ้เู รียนทาแบบทดสอบกอ่ นเรยี น

5.2 การเรยี นรู้
5.2.1. ผูส้ อนอธบิ ายเนื้อหาโดยใช้สอื่ การสอนประกอบการบรรยายและอภปิ รายรว่ มกับผเู้ รยี น เพื่อให้

ได้สาระของการเรียนรเู้ รื่องสัญลกั ษณ์ และวงจรภายในไอซอี อปแอมป์ ไอซอี อปแอมปท์ างอดุ มคติ และรายละเอียด
ไอซอี อปแอมปเ์ บอร์ LM741

5.2.2. ผู้สอนให้ผู้เรียนฝกึ ปฏิบตั ใิ บงาน เร่อื ง คณุ ลกั ษณะสมบัติพ้ืนฐานของไอซีออปแอมป์

5.3 การสรุป
5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเรื่องคุณลักษณะสมบัติพื้นฐานของไอซีออปแอมป์และถาม-ตอบทบทวน

ความรูค้ วามเขา้ ใจของผู้เรียน
5.3.2. ผสู้ อนใหผ้ ู้เรยี นทากจิ กรรมตรวจสอบความเข้าใจ
5.3.3. ผสู้ อนใหผ้ ูเ้ รียนทาแบบทดสอบเพอื่ ประเมินผลหลงั การเรยี นรู้
5.3.4. ผูส้ อนมอบหมายให้ผเู้ รยี นอ่านเน้อื หาที่จะเรยี นในคร้งั ต่อไป

6. สื่อและแหล่งการเรยี นรู้
6.1 สื่อสงิ่ พมิ พ์
6.1.1 หนังสือเรียนวชิ าวงจรไอซีและการประยุกตใ์ ช้งาน
6.2 สือ่ โสตทศั น์
6.2.1 สื่อประกอบการสอน PowerPoint เรื่อง คุณลักษณะสมบัติพ้ืนฐานของไอซีออปแอมป์
6.3 หนุ่ จาลองหรือของจริง
-
6.4 อ่นื ๆ

7. เอกสารประกอบการเรยี นรู้
7.1 ใบงาน เรอ่ื ง สว่ นประกอบและการใชง้ านชุดทดลอง PIC16F873

8.การบรู ณการ
-

9. การวัดและการประเมนิ ผล
9.1 คะแนนจากการทากิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบตั งิ านทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมินคณุ ธรรมจริยธรรม
9.4 คะแนนจากการทาแบบทดสอบเพ่อื ประเมนิ ผลหลังการเรียนรู้

10. เนือ้ หาสาระการสอน/การเรียนรู้
ด้านความูร(้ ทฤษฎ)ี
1. คุณสมบตั ิของออปแอมป์ ออปแอมป์ (Op-amp) เปน็ ชอื่ ย่อสาหรบั เรยี กวงจรขยายท่ีย่อมาจาก
(Operationg amplifier) เปน็ วงจรขยายแบบต่อตรง ทีม่ ีอัตราการขยายสงู มาก ใชก้ ารป้อนกลับแบบลบ
ไปควบคมุ คุณลักษณะการทางานทาให้ผลการทางานของวงจรไมข่ ้ึนกบั พารามเิ ตอร์ภายในของออปแอมป์
วงจรภายในประกอบด้วยวงจรขยายที่ ตอ่ อนกุ รมกัน 4 ภาค คือ วงจรขยายดิฟเฟอเรนเซยี ลด้านทางเข้า
วงจรขยายดฟิ เฟอเรนเชยี ลภาคทีส่ อง วงจร เลือ่ นระดบั และวงจรขยายกาลังดา้ นทางออก สญั ลักษณท์ ีใ่ ช้
แทนออปแอมปจ์ ะเป็นรปู สามเหลีย่ ม ไอซีออป แอมป์ เป็นไอซีทีแ่ ตกตา่ งไปจากลเิ นยี ร์ไอซที ่ัว ไป คือ ไอซี
ออปแอมปม์ ีขาอินพตุ สองขา เรียกว่าขาเข้าไม่กลับเฟส หรือขา+และขาเข้ากลบั เฟส หรือขา-สว่ นทางดา้ น
ออกมีเพียงขาเดียว เม่ือสัญญาณปอ้ นขาไม่กลับเฟส สญั ญาณทางด้านออกจะมเี ฟสตรงกับทางดา้ นเข้า แต่
ถ้าป้อนสัญญาณเข้าทข่ี าเข้ากลับเฟส สัญญาณทางออกจะ มีเฟสตา่ งไป 180 องศาจากสัญญาณด้าน
ทางเขา้
คณุ สมบตั ิของออปแอมป์ในทางอุดมคติ
1. อัตราขยายมีคา่ สูงมากเปน็ อนันตห์ รอื อินฟนิ ิตี้
2. อินพุตอมิ พีแดนซ์มีค่าสงู มากเป็นอนันต์
3. เอาต์พตุ อิมพีแดนซม์ ีค่าต่า มากเท่ากบั ศูนย์
4. ความกวา้ งของแบนดว์ ดิ ท์ ในการขยายสูงมาก
5. สามารถขยายสญั ญาณได้ทง้ั สญั ญาณ AC. และสญั ญาณ DC
6. การทางานไม่ขึ้นกบั อุณหภมู ิ

2. วงจรขยายแบบกลบั เฟส (Inverting Amplifier) ในวงจรขยายออปแอมป์นั้น สามารถทีจ่ ะกา หนด
อตั ราการขยายของวงจรได้โดยการใช้วงจรเนกาตีฟฟีดแบค็ เมอื่ เราป้อนสัญญาณเขา้ ทางขากลับเฟส (ขา -)
แรงดนั ด้านทางออกจะมีมุมเฟสต่างไปจากแรงดันทางเข้า 180 องศา ซ่ึงมลี ักษณะตรงกันข้าม สญั ญาณ

ตรงกนั ขา้ มน้ีกจ็ ะถูกปอ้ นกลับผ่าน เข้ามายงั ขาอนิ เวอรต์ ิ้งอีกคร้ังหน่ึง ตรงจดุ นี้จะทา ให้สัญญาณเกิดการ

หกั ลา้ งกันอัตราการขยายก็จะลดลง ถ้าตัวต้านทานทเี่ ป็นตัวปอ้ นกลับ มีคา่ มาก จะทา ให้สัญญาณ

ปอ้ นกลับ มีขนาดเล็กอัตราการขยายออกจงึ สูง ถา้ ตัวต้านทานป้อนกลับ มีคา่ น้อยสัญญาณปอ้ นกลับไป

ไดม้ าอัตราการขยายก็จะลดลง ฉะน้ันอัตราสว่ นของความต้านทาน และ จะเปน็ ตวั กา หนดอัตราการขยาย

ของวงจร โดยไม่ข้ึนอัตราการขยายของออปแอมป์ ซ่ึงสามารถอัตราการขยาย แรงดนั ไดจ้ ากสตู ร AV = 2

3. วงจรขยายแบบไม่กลับเฟส (Non-Inverting Amplifier) 1

วงจรขยายน้ีเป็นวงจรขยายอีกแบบหนึ่งท่ตี ้องการเฟสในการขยายเป็นเฟสเดียวกันดังนั้น การปอ้ น

สัญญาณอนิ พุตจึงต้องป้อนเข้าทีข่ าอนิ พตุ ไม่กลับเฟส (+) ซึ่งเมอื่ ขยายออกที่เอาตพ์ ุตแลว้ จะได้สญั ญาณ

เอาต์พตุ ทม่ี ีเฟสเหมือนกัน ดังน้ัน ในวงจรขยายแบบไมก่ ลับเฟสน้ีการป้อนกลับ เพ่อื ลดอัตราการขยายจงึ

ยังคงต้องปอ้ นไปยังขาอนิ เวอรต์ ิง้ (-) เพ่ือให้เกดิ การหักล้างของสัญญาณกันภายในตัวไอซีออปแอมป์

4. วงจรบัฟเฟอร์ (Buffer)

วงจรบัฟเฟอร์ หรือ วงจรกันชน เปน็ วงจรทใ่ี ช้เช่ือมวงจรสองวงจรเข้าด้วยกนั เชน่ ระบบไอซที ีต่ ่าง

กระกูลกนั หรือทรานซสิ เตอร์ท่ไี ม่แมทชิ่งอิมพีแดนซ์กัน คือ วงจรทจ่ี าเปน็ ต้องใชบ้ ัฟเฟอร์เพราะคณุ สมบัติ

ของออปแอมป์ทางเอาต์พตุ อิมพีแดนซ์ต่า เม่ือเชือ่ มต่อวงจรอืน่ แล้วจะไม่ทา ให้วงจรอื่นมผี ลแตกตา่ งไป

จากเดิมวงจรบัฟเฟอร์น้ันจะมีอัตราการขยายเทา่ กับ I

5. วงจรกรองสัญญาณความถ่ีตา่ (Low Pass Filter)

การใช้วงจรกรองแบบอาร์ซี (RC Filter) เขา้ มาเป็นเนกาตีฟฟีดแบค็ การขยายสัญญาณของออป

แอมปจ์ ะกรองเอาความถเี่ ฉพาะบางความถ่ีออกไปเทา่ นั้น ซี่งสามารถหาความถ่ีทใ่ี ช้งานได้จากสตู ร

F= 1

2 2 1

แผนการจัดการเรียนรู้ หน่วยท่ี 2

การทาํ งานไอซอี อปแอมป์ในวงจรต่างๆ สอนครั้งที่ 4-6
ช่วั โมงรวม 24

จานวนชัว่ โมง 12
1. สาระสําคญั

ไอซอี อปแอมปส์ ามารถนามาทาเป็นวงจรตา่ งๆ ได้เช่น วงจรอนิ เวอรต์ ิงแอมปลิฟายเออร์ วงจรนอนอิน
เวอรต์ งิ แอมปลฟิ ายเออร์ วงจรซัมมิงแอมปลิฟายเออร์ วงจรดิฟเฟอเรนเชยี ลแอมปลิฟายเออร์ วงจรอนิ ตเิ กรตงิ
แอมปลิฟายเออร์ วงจรโวลเตจฟอลโลเวอร์ และวงจรเซนเซอร์

2. สมรรถนะประจําหน่วยการเรยี นรู้
แสดงการทดสอบวงจรเซนเซอร์ใชไ้ อซีออปแอมป์เบอร์ LM741

3. จดุ ประสงค์การเรยี นรู้
3.1 ด้านความรู้
3.1.1 อธิบายหลักการทางานวงจรอินเวอร์ติงแอมปลิฟายเออร์ และวงจรนอนอินเวอร์ติงแอมปลิ

ฟายเออร์ของไอซอี อปแอมป์
3.2 ด้านทักษะ
3.2.1 คานวณหาคา่ แรงดนั ไฟฟา้ เอาต์พตุ กบั อัตราขยายแรงดนั ไฟฟ้า จากวงจรดฟิ เฟอเรนเชยี ล

แอมปลิฟาย-เออรข์ องไอซีออปแอมป์
3.2.2 ดาเนินการหาคา่ แรงดันไฟฟ้าเอาต์พตุ จากวงจรอนิ ทเิ กรตงิ แอมปลิฟายเออร์ของไอซีออปแอมป์
3.2.3 ทดสอบวงจรโวลเตจฟอลโลเวอรก์ ับวงจรไลต์ / ดาร์คเซนเซอรข์ องไอซอี อปแอมป์

3.3 คณุ ลกั ษณะอันพงึ ประสงค์
3.3.1 ทางานด้วยความปลอดภัยความประณีตและมีเจตคตทิ ี่ดีในการทางาน

4. สาระการเรียนรู้
4.1 อนิ เวอรต์ ิงแอมปลิฟายเออร์
4.2 นอนอินเวอร์ตงิ แอมปลิฟายเออร์
4.3 ซมั มงิ แอมปลิฟายเออร์
4.4 ดิฟเฟอเรนเชยี ลแอมปลิฟายเออร์
4.5 อนิ ตเิ กรตงิ แอมปลิฟายเออร์

4.6 โวลเตจฟอลโลเวอร์
4.7 ไลต์ / ดาร์คเซนเซอร์
5. กจิ กรรมการเรียนรู้
5.1 การนาเข้าสู่บทเรียน

5.1.1. ครเู รียกชือ่ สารวจการแตง่ กายของผู้เรยี น การเตรียมอุปกรณก์ ารเรยี น พร้อมบันทกึ ลงในแบบ
ประเมินผลคุณธรรม และจริยธรรม

5.1.2. ครูแจง้ จดุ ประสงค์การเรยี นร้แู ละความสาคัญของเน้ือหาในหน่วยการเรยี นรู้
5.1.3. ผู้เรยี นทาแบบทดสอบก่อนเรียน
5.2 การเรยี นรู้
5.2.1. ผู้สอนอธิบายเนอื้ หาโดยใช้สอ่ื การสอนประกอบการบรรยายและอภปิ รายร่วมกบั ผเู้ รียน เพ่ือให้
ไดส้ าระของการเรียนรู้วงจรอนิ เวอร์ติงแอมปลิฟายเออร์ และวงจรนอนอินเวอร์ติงแอมปลิฟายเออร์
5.2.2. ผ้สู อนใหผ้ ูเ้ รยี นฝึกปฏิบัติใบงาน เรื่อง วงจรอินเวอรต์ งิ แอมปลฟิ ายเออร์ และวงจรนอนอินเวอร์
ติงแอมปลิฟายเออร์

5.3 การสรปุ
5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเร่ืองวงจรอินเวอร์ติงแอมปลิฟายเออร์ และวงจรนอนอินเวอร์ติงแอมปลิ

ฟายเออร์และถาม-ตอบทบทวนความรูค้ วามเข้าใจของผู้เรียน
5.3.2. ผู้สอนให้ผูเ้ รียนทากจิ กรรมตรวจสอบความเข้าใจ
5.3.3. ผสู้ อนใหผ้ ้เู รียนทาแบบทดสอบเพื่อประเมินผลหลงั การเรียนรู้
5.3.4. ผู้สอนมอบหมายใหผ้ เู้ รียนอ่านเนื้อหาที่จะเรยี นในครั้งต่อไป

6. สอ่ื และแหลง่ การเรยี นรู้
6.1 สอื่ สิง่ พมิ พ์
6.1.1 หนงั สอื เรยี นวชิ าวงจรไอซแี ละการประยุกต์ใชง้ าน
6.2 สอ่ื โสตทัศน์
6.2.1 สื่อประกอบการสอน PowerPoint เร่อื ง วงจรอินเวอร์ติงแอมปลฟิ ายเออร์ และวงจรนอนอนิ

เวอรต์ งิ แอมปลิฟายเออร์
6.3 หุ่นจาลองหรอื ของจรงิ
-
6.4 อ่ืนๆ

7. เอกสารประกอบการเรียนรู้
7.1 ใบงาน เร่ือง วงจรอินเวอร์ตงิ แอมปลิฟายเออร์ และวงจรนอนอนิ เวอรต์ ิงแอมปลฟิ ายเออร์

8.การบูรณการ
-

9. การวัดและการประเมินผล
9.1 คะแนนจากการทากิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบัตงิ านทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมินคณุ ธรรมจริยธรรม
9.4 คะแนนจากการทาแบบทดสอบเพื่อประเมนิ ผลหลังการเรียนรู้

10. เนือ้ หาสาระการสอน/การเรียนรู้
วงจรรวม

วงจรรวม (Integrated circuits หรือ IC) คือ วงจรท่ีนาเอาอุปกรณ์สารก่ึงตวั นา เช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์
ตัวตา้ นทาน ตวั เกบ็ ประจุ และองค์ประกอบวงจรต่าง ๆ มาประกอบรวมกันบนแผ่นวงจร ขนาดเล็ก ในปจั จบุ ัน
แผ่นวงจรน้ีจะทาดว้ ยแผ่นซลิ ิคอน บางทีอาจเรียกว่า ชิป(Chip) หรอื นยิ มเรยี กกนั สนั้ ๆว่า ไอ.ซ.ี ไอ.ซ.ี ตัวหนง่ึ
สามารถบรรจุส่วนประกอบวงจรไดจ้ านวนมาก ภายในตัว ไอ.ซ.ี อาจจะมสี ่วนของ วงจรลอจิกท่ซี บั ซอ้ นจานวนมาก
ตวั อยา่ งกลุ่มวงจรรวมท่ีมคี วามซบั ซ้อนสูงมากๆ เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์ ซึง่ ใช้ทางานเพ่ือควบคุมเครื่อง
คอมพวิ เตอร์ จนถึงใน สมาร์ทโฟน และ พวกไอ.ซี.หน่วยความจา (RAM) เปน็ ตน้ การที่นกั วทิ ยาศาสตรส์ ามารถรวม
วงจรท่ีซับซ้อนมากๆ เขา้ มาบรรจุไว้ในวงจรเดียวกัน ทาใหว้ งจรรวมมีขนาดเลก็ ลง บางและเบา รวมถึงการใช้
กาลังไฟฟา้ ลดลง มีความนา่ เชอ่ื ถือสงู และมปี ระสิทธภิ าพสูงข้ึน วงจรรวมแบ่งออกเป็นสอง กลุ่มคือ วงจรรวมแอ
นะล็อก(Analog ICs) และวงจรรวมดิจติ อล(Digital ICs) ออปเปอเรชัน่ แนล แอมปลไิ ฟรน์ นั้ ถูกจัดอยู่ในกลมุ่ ของ
วงจรรวมแอนะล็อก หรือ วงจรรวมเชงิ เสน้ (Linear ICs)

ออปเปอเรช่ันแนล แอมปลไิ ฟร์
ออปเปอเรชน่ั แนล แอมปลิไฟร์(Operational amplifier) นยิ มเรยี กส้ันๆวา่ “ออปแอมป์” เป็นวงจร รวม

ในกล่มุ วงจรรวมแอนะลอ็ ก เร่มิ พัฒนาต้ังแต่ ปี พ.ศ. 2491 เพ่อื ใชง้ านกับแอนะลอกคอมพวิ เตอร์ ใช้ในงานคานวณ
ทางคณิตศาสตร์เท่าน้นั ออปแอมป์ เปน็ กล่มุ วงจรรวมทีใ่ ช้งานมากสดุ แบบหนงึ่ ในวงจรรวม อิเล็กทรอนิกส์ มีการใช้
ออปแอมป์ในวงจรขยายเสยี ง วงจรรีกูเลเตอร์ วงจรเครอ่ื งมอื วัด จงจรกาเนิด สัญญาณ วงจรในระบบควบคุม
อัตโนมัติ วงจรเปรยี บเทียบสัญญาณ วงจรแปลงสญั ญาณ วงจรอินเตอร์เฟซ ระหวา่ งสัญญาณแอนะล็อก และดิจติ อล

และวงจรแหล่งจา่ ยไฟฟ้า และอน่ื ๆ เป็นต้น ออปแอมป์ นับวา่ เปน็ วงจรรวมกล่มุ แอนะล็อก หรอื กลมุ่ เชงิ เสน้ ที่
นยิ มใช้กนั อยา่ งแพร่หลายมากทส่ี ดุ

ออปแอมป์ ในอุดมคติ
สญั ลักษณ์ ของ ออปแอมป์ แสดงในรูปที่ 2 เปน็ รูปสามเหลยี่ ม มี 2 อนิ พตุ คือ อนิ พุตลบ

(inverting input, -) และ อนิ พตุ บวก (non-inverting input, +) มี 1 เอาต์พุต Vcc คอื แรงดันไบแอส
บวก และ VEE คือ แรงดันไบแอสลบ

รูปภาพแสดงสัญลักษณ์ ของ ออปแอมป์

ภายในตัวออปแอมป์เมือ่ พจิ ารณาถงึ วงจรภายใน ในสภาวะท่ไี ม่เปน็ อุดมคติ (Non-ideal) จะ
ประกอบ ไปด้วยวงจรสมมลู ดงั รูปท่ี 3 โดยกาหนดให้

Ri คือ ความตา้ นทานอนิ พตุ
Vd คอื ผลตา่ งของแรงดันอินพุต( Vd = V2-V1)
Ro คอื ความตา้ นทานเอาต์พุต
A คอื อตั ราขยายแรงดัน(voltage gain) V1
Vo คอื แรงดนั เอาต์พุต Ro
V1 คือ แรงดันอนิ พตุ ท่ีขา ลบ
V2 คอื แรงดันอนิ พตุ ที่ขา บวก

รปู ภาพแสดงวงจรออปแอมป์ ในสภาวะที่ไม่เปน็ อุดมคติ
สมการแรงดันเอาต์พตุ ของวงจรออปแอมป์ ในสภาวะที่ไมเ่ ปน็ อดุ มคติ เป็นดงั สมการ

โดยท่อี ตั ราขยาย (A) หาได้จาก A = Vo/Vin = Vo/(V2-V1)
การไบอัส สาหรับแหลง่ จ่ายไฟฟ้าที่จ่ายไบอัสใหก้ บั ตัว ไอ.ซ.ี ออปแอมป์ ปกตจิ ะใช้ไบอสั แบบคู่ คือ
VCC=+,VEE=- คา่ แรงดันบวกและลบปกตไิ มเ่ กนิ 15V และต้องไบอัสทงั้ สองขวั้ ดว้ ยแรงดันเท่ากนั เสมอ ท้ังนี้ควร
พิจารณาจากค่มู ือออปแอมป์อกี ครั้งหนึง่ ในหนงั สือเลม่ นี้หากวงจรใดไม่ไดบ้ อกคา่ แรงดันไบแอส หมายความว่า
วงจรออปแอมปน์ นั้ ไดร้ บั แรงดนั VCC=+15V ,VEE=-15V
แรงดนั อม่ิ ตัว แรงดนั เอาตพ์ ุตของออปแอมป์ ไม่สามารถเกินกว่าค่าแรงดนั ไบแอสท่ปี ้อนให้กับตวั ออป
แอมป์ได้ นค้ี อื ขดี จากัด เรยี กวา่ แรงดนั อิ่มตวั (Saturation output voltage) โดยปกติคา่ แรงดันอ่มิ ตัว สงู สุดจะ่ตา่
กวา่ ค่าแรงดันไบแอสประมาณ 1–1.5V ดังรปู

รูปภาพแสดงแรงดันอม่ิ ตัวของออปแอมป์

การจดั วางขา การจดั วางขาของไอ.ซ.ี ออปแอมปท์ ีน่ ยิ มใชก้ ันมากคือเบอร์ 741 เปน็ แบบตัวถงั 8 pin
Dual in Line(DIL) ดังรูป

รูปภาพแสดงการจัดวางขาออปแอมป์เบอร์ 741
ในเบ้ืองต้น การพจิ ารณาวงจรออปแอมป์ ใหเ้ ขา้ ใจง่ายและ สะดวกตอ่ การคานวณโดยทส่ี ามารถ
ออกแบบใหว้ งจรออปแอมปท์ างานได้ไมผ่ ดิ พลาด เปน็ ไปตามทฤษฎี เรานิยมใช้วธิ ีการมองวงจรออปแอมปใ์ น อุดม
คติ (Ideal Opamp) แทนแบบเดิม วงจรออปแอมปใ์ นอดุ มคติ แสดงในรปู

รปู ภาพแสดงวงจรออปแอมป์ ในสภาวะที่เป็นอุดมคติ
การพจิ ารณาออปแอมป์ในอดุ มคติจะกาหนดให้อตั ราขยาย ลปู เปิดมีคา่ เปน็ อนนั ต์ ความต้านทานอินพุตมี
คา่ เป็นอนันต์ และ ความต้านทานเอาท์พุตมีคา่ เป็นศนู ย์

ดงั นนั้ กระแสท่ไี หลเข้าออปแอมปท์ างดา้ นอนิ พุตจะมีค่าเท่ากับศูนย์ และแรงดันที่ขาบวกและขา ลบจะมีค่า
เท่ากันเสมอ ดังสมการ

สรุป คุณสมบัติของออปแอมปใ์ นอุดมคตคิ ือ
1. อตั ราการขยายสงู เป็นอนันต์ A = ∞
2. อนิ พตุ อมิ พแี ดนซ์สงู เปน็ อนนั ต์ Zin = ∞
(ทาใหไ้ ม่มีกระแสไหลเขา้ อินพุต)
3. เอาตพ์ ตุ อิมพีแดนซ์เทา่ กบั ศูนย์ Zout = 0
4.การทางานไม่ข้ึนกบั ความถี่ BW = ∞(BW=Bandwidth)
5. เม่อื แรงดันอินพุตเปน็ ศนู ย์ ทาให้แรงดันเอาต์พตุ เป็นศนู ย์ด้วย
6. การทางานของออปแอมปไ์ ม่ขึน้ กบั อุณหภมู ิ

วงจรขยายสญั ญาณแบบกลับเฟส (Inverting Amplifier)
วงจรขยายสญั ญาณแบบกลับเฟส คือ วงจรออปแอมปท์ ่ีขยายและกลบั สญั ญาณอินพตุ ใหม้ ี เคร่อื งหมาย

ตรงกนั ข้ามกับของเดิม โดยสญั ญาณอินพตุ จะป้อนเข้าที่อินพุตลบ (Inverting input)

รูปภาพแสดงวงจรขยายสัญญาณแบบกลบั เฟส
พิจารณาจากรูป ความสัมพันธข์ องแรงดนั อนิ พุต คือ

(ขัว้ บวกของออปแอมป์ตอ่ ลงกราวด์ แรงดนั ทีข่ ัว้ มนั จึงมคี า่ เทา่ กับศนู ย์)

พิจารณาที่โนด ดว้ ยกฎกระแสไฟฟา้ ของเคอร์ชอฟฟ์

เม่อื แทนคา่ ในสมการข้างต้น จะไดส้ มการความสัมพันธ์ คือ

คอื A หรอื อตั ราขยายแรงดนั (voltage gain)
จะเหน็ ได้วา่ ค่าอัตราขยายแรงดันมีคา่ ตดิ ลบ ซง่ึ เป็นช้ีให้เหน็ วา่ วงจรดงั กลา่ วทาหน้าท่กี ลับสญั ญาณ

แผนการจดั การเรียนรู้ หนว่ ยท่ี 3

การประยุกต์ใช้ไอซีในวงจรดิจิตอล วงจรมัล สอนครง้ั ที่ 7-8
ตไิ วเบรเตอร์ วงจรแสดงผลและวงจรขับ ช่ัวโมงรวม 32

จานวนชัว่ โมง 8
1. สาระสาํ คญั

การประยุกตใ์ ชไ้ อซีในวงจรดิจติ อลมีรปู แบบหลากหลาย เชน่ วงจรสวิตชส์ มั ผสั และวงจรนับทตี่ ้องอาศยั
ไอซีเบอร์ CD4011 และ CD4020 สามารถปิด – เปดิ โหลดในวงจรไดง้ า่ ยและสามารถต่อเปน็ วงจรนับเลขฐานสอง
ไดต้ ามลาดบั

- วงจรมัลติไวเบรเตอร์ คอื วงจรท่ผี ลิตรปู คลื่นสเี่ หลย่ี มออกทางเอาต์พตุ โดยใช้ไอซีเบอร์ CD4047 สามารถ
ผลิตรปู คล่ืนส่ีเหลีย่ มได้ 3 แบบ

- วงจรแสดงผลดว้ ยหลอด LED จาเป็นต้องคานวณค่าความตา้ นทานทต่ี ่ออนุกรมกบั LED อย่างถูกต้องโดย
กระแสไฟฟา้ LED ทเี่ หมาะสมมีคา่ ระหว่าง 10 mA ถึง 30 mA ส่วนแรงดนั ไฟฟ้าของหลอด LED มคี า่ ระหวา่ ง 1.5
V ถงึ 2 V

- วงจรขบั อยสู่ ่วนหนา้ ของวงจรแสดงผล ซ่งึ วงจรขับนน้ั มที ั้งไอซีและทรานซสิ เตอร์ การประยกุ ต์ใชง้ าน
วงจรแสดงผลและวงจรขบั ได้แก่ วงจรไฟทา้ ยจกั รยาน เปน็ ตน้
2. สมรรถนะประจําหนว่ ยการเรียนรู้

แสดงการทดสอบวงจรไฟท้ายจกั รยานท่ใี ชไ้ อซี 555

3. จดุ ประสงค์การเรียนรู้
3.1 ดา้ นความรู้
3.1.1 อธบิ ายหลักการทางานวงจรแสดงผลและวงจรขบั ของวงจรไฟทา้ ยจกั รยานท่ใี ชไ้ อซีเบอร์ 555
3.1.2 อธิบายหลกั การทางานวงจรขบั หลอด LED ทใี่ ช้ในรถยนต์
3.2 ด้านทกั ษะ
3.2.1 ทดสอบวงจรสวิตช์สัมผสั โดยใช้ไอซดี ิจติ อลเบอร์ CD4011 และ CD4020
3.2.2 ทดสอบวงจรฟลิปฟลอปที่เก่ยี วข้องกบั วงจรนบั เลขฐานสอง
3.2.3 ทดสอบวงจรอะสเตเบิลมลั ตไิ วเบรเตอร์โดยใชไ้ อซดี จิ ิตอลเบอร์ CD4047 เพ่ือผลติ รูปคลืน่

ส่ีเหลย่ี ม

3.3 คณุ ลักษณะอันพึงประสงค์
3.3.1 ทางานดว้ ยความปลอดภยั ความประณีตและมเี จตคติท่ดี ีในการทางาน

4. สาระการเรียนรู้
4.1 วงจรดิจิตอลและวงจรฟลิปฟลอป
4.2 วงจรมลั ตไิ วเบรเตอร์
4.3 วงจรแสดงผลและวงจรขบั

5. กจิ กรรมการเรียนรู้
5.1 การนาเขา้ สูบ่ ทเรยี น
5.1.1. ครูเรียกชื่อ สารวจการแต่งกายของผเู้ รียน การเตรยี มอปุ กรณก์ ารเรียน พร้อมบนั ทกึ ลงในแบบ

ประเมนิ ผลคณุ ธรรม และจรยิ ธรรม
5.1.2. ครูแจ้งจุดประสงค์การเรยี นรู้และความสาคัญของเนอ้ื หาในหน่วยการเรยี นรู้
5.1.3. ผู้เรยี นทาแบบทดสอบกอ่ นเรียน

5.2 การเรยี นรู้
5.2.1. ผ้สู อนอธิบายเนือ้ หาโดยใชส้ ือ่ การสอนประกอบการบรรยายและอภิปรายร่วมกับผู้เรยี น เพอ่ื ให้

ได้สาระของการเรียนรู้การประยกุ ตใ์ ชไ้ อซีในวงจรดจิ ติ อล วงจรมัลตไิ วเบรเตอร์ วงจรแสดงผลและวงจรขบั
5.2.2. ผู้สอนให้ผเู้ รียนฝกึ ปฏิบัตใิ บงาน เร่ือง ไอซีในวงจรดิจิตอล วงจรมัลติไวเบรเตอร์ วงจรแสดงผล

และวงจรขบั

5.3 การสรุป
5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเรื่องการประยุกต์ใช้ไอซีในวงจรดิจิตอล วงจรมัลติไวเบรเตอร์ วงจร

แสดงผลและวงจรขบั และถาม-ตอบทบทวนความรคู้ วามเขา้ ใจของผเู้ รียน
5.3.2. ผู้สอนใหผ้ ้เู รียนทากจิ กรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ
5.3.3. ผู้สอนใหผ้ ู้เรยี นทาแบบทดสอบเพ่อื ประเมินผลหลงั การเรยี นรู้
5.3.4. ผสู้ อนมอบหมายใหผ้ ู้เรียนอา่ นเน้ือหาที่จะเรียนในครั้งตอ่ ไป

6. สื่อและแหลง่ การเรยี นรู้
6.1 สื่อส่ิงพมิ พ์
6.1.1 หนังสือเรียนวิชาวงจรไอซีและการประยกุ ตใ์ ช้งาน
6.2 ส่อื โสตทัศน์
6.2.1 ส่อื ประกอบการสอน PowerPoint เรอื่ ง การประยกุ ต์ใชไ้ อซีในวงจรดิจิตอล วงจรมัลตไิ วเบร

เตอร์ วงจรแสดงผลและวงจรขบั

6.3 หุ่นจาลองหรือของจริง
-

6.4 อน่ื ๆ

7. เอกสารประกอบการเรยี นรู้
7.1 ใบงาน เรือ่ ง วงจรดจิ ิตอล วงจรมลั ติไวเบรเตอร์ วงจรแสดงผลและวงจรขับ

8.การบูรณการ
-

9. การวัดและการประเมินผล
9.1 คะแนนจากการทากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบตั งิ านทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมินคุณธรรมจริยธรรม
9.4 คะแนนจากการทาแบบทดสอบเพ่ือประเมินผลหลังการเรียนรู้

10. เน้อื หาสาระการสอน/การเรียนรู้
ความหมายของวงจรฟลิปฟลอป
ฟลิปฟลอป (Flip Flop) หมายถึง วงจรดิจิตอลทเ่ี ปลีย่ นสถานะทางเอาต์พตุ เป็น 2 เอาต์พุต โดยที่เอาตพ์ ุต

ทง้ั สองจะมีสถานะตรงขา้ มกัน ฟลิปฟลอปจงึ เปน็ หนว่ ยความจาพ้นื ฐานที่สรา้ งขนึ้ โดยใชล้ อจิกเกต และสามารถเก็บ
ข้อมลู ขนาด 1 บิต ไว้ไดน้ านจนกว่าจะมีสญั ญาณไปกระตุน้

สญั ญาณนาฬิกา
วงจรฟลิปฟลอปจะเปลี่ยนสถานะเม่ือมีสัญญาณกระตุ้น (TriggerPulse) ซง่ึ กค็ ือสัญญาณนาฬิกา (Clock
Wave Form) โดยทวั่ ไปอาจจะเรยี กอีกอย่างวา่ สัญญาณคล็อค (Clock Pulse ; CK)
อารเ์ อสฟลิปฟลอป
อาร์เอสฟลิปฟลอป (RS Flip Flop) (Data Input) 2 ขั้ว คือ S (Set) และ R (Reset) ด้านเอาต์พุตมี 2 ขัว้
เช่นกนั คือ Q และ Q (อ่านวา่ คิวบาร์) คาว่า Set หมายถึง การทาให้ฟลปิ ฟลอปอยใู่ นสถานะ “1” (Q = 1) ส่วนคา
วา่ Reset หมายถึง หมายถึง การทาให้ฟลปิ ฟลอปอยู่ในสถานะ “0” (Q = 0) ดังนน้ั การทางานของอารเ์ อสฟลปิ
ฟลอปจงึ ข้นึ อยู่กับสญั ญาณนาฬกิ า หรือตามจังหวะของพัลส์

ทฟี ลปิ ฟลอป
ทีฟลปิ ฟลอป (T Flip Flop) จะมดี าตาอนิ พุตเพยี งข้ัวเดยี ว คือ ขว้ั T การทางานจะทาให้เอาต์พุตมีสถานะ
ตรงกนั ขา้ มกบั เอาต์พุตเดมิ เสมอ ทีฟลปิ ฟลอปจงึ เปน็ องค์ประกอบทส่ี าคญั ในวงจรนบั ซงึ่ ดดั แปลงมาจากอาร์เอสฟ
ลิปฟลอป แบง่ ได้เป็น 2 ชนิด คอื ทีฟลิปฟลอปแบบขอบขาขน้ึ และทีฟลปิ ฟลอปแบบขอบขาลง
ดฟี ลปิ ฟลอป
ดีฟลปิ ฟลอป (D Flip Flop) จะมีดาตาอนิ พตุ เพยี ง 2 ขวั้ คือ D (Data) และสัญญาณกระตุน้ CK (Clock
Pulse) ขอ้ มูล 0 หรอื 1 จะถกู ป้อนเข้าที่ขวั้ D รอจนกระทั่งสญั ญาณนาฬิกา CK มีพัลส์เกดิ ขน้ึ กจ็ ะนาขอ้ มลู จาก
ข้ัว D ในขณะนั้นไปแสดงผลท่ีเอาต์พุต โดยทข่ี ้อมลู นั้นจะยงั คงค้างอย่ทู ่ีเอาต์พุต หรอื เกบ็ รกั ษาข้อมูลไว้ตลอด รอ
จนกวา่ จะมีพัลส์จากข้วั CK เขา้ มากระตนุ้ จึงจะนาข้อมลู จากขว้ั D ไปแสดงผลที่เอาต์พตุ และเปน็ เชน่ นี้เร่ือยไป
เจเคฟลิปฟลอป
เจเคฟลิปฟลอป (JK Flip Flop) มีขวั้ ดาตาอินพุต 3 ขัว้ คือ ขั้ว J ข้วั K และข้ัวสัญญาณกระตุ้น (CK) เป็นฟ
ลิปฟลอปท่ีพฒั นามาจากอารเ์ อสฟลปิ ฟลอป (R = K และ S = J) กลา่ วคือ ในอารเ์ อสฟลปิ ฟลอป เม่ืออนิ พุตเป็น 1
ทั้งขว้ั เซต็ และรเี ซ็ต เอาตพ์ ุตที่ไดจ้ ะเป็น 0 การใชป้ ระโยชน์จากสถานะน้จี ึงเป็นไปไมไ่ ด้เพราะเอาต์พตุ ไม่ตรงขา้ ม
กนั ใหห้ ลกี เลี่ยงการใช้งานสภาวะน้ี ถ้าข้วั เจและเคเป็น 1 เจเคฟลปิ ฟลอปจะทางานเหมือนกับทีฟลิปฟลอป คือ
เอาต์พุต Q จะเป็น 1 และ 0 สลบั กันไป
วงจรนับ
วงจรนับ (Counter Circuit) คอื วงจรดจิ ิตอลทท่ี าหน้าทนี่ ับจานวนพลั สข์ องสัญญาณนาฬกิ าที่ปอ้ นเข้ามา
ทางอินพุต ภายในวงจรนับจะประกอบดว้ ยฟลิปฟลอปจานวนมากนามาต่อเรียงกนั หลาย ๆ ภาค ซงึ่ ใช้กนั มากใน
เคร่ืองคอมพิวเตอร์
วงจรนบั ข้ึน เปน็ วงจรนบั ขึ้นขนาด 4 บิต ที่ใชเ้ จเคฟลิปฟลอปกาหนดให้ข้ัว J และ K มีลอจิก 1 ตลอดเวลา
สญั ญาณอินพุตจะถูกปอ้ นเข้าที่ข้วั สัญญาณนาฬิกา CK ซ่งึ ทางานแอกทีฟโลว์ (Active Low)

วงจรนับลง เม่ือฟลปิ ฟลอปถกู กระตนุ้ ครั้งแรก เอาต์พตุ ทกุ ตวั จะมีระดบั ลอจิก 1 ซง่ึ เทยี บได้กับเลขฐานสบิ คือ
15 หลงั จากนั้นเมื่อถูกกระตนุ้ แลว้ จะมีค่าลดลงเรอ่ื ย ๆ ครั้งละหนึ่งจนกระทั่งเปน็ ศูนย์

แผนการจัดการเรียนรู้ หนว่ ยที่ 4

ไอซีไทเมอร์ สอนคร้งั ท่ี 9-10
ชัว่ โมงรวม 40

จานวนชว่ั โมง 8
1. สาระสาํ คัญ

ไอซไี ทเมอรเ์ ปน็ ไอซีที่ทางานเก่ยี วกับวงจรตงั้ เวลา มลี ักษณะเปน็ วงจรมัลติไวเบรเตอร์มที ้ังแบบอะสเตเบิล
และโมโนสเตเบลิ ทาหน้าท่ีผลติ ความถอี่ อสซลิ เลเตอร์ โดยใชอ้ ปุ กรณภ์ ายนอกต่อร่วมเป็นตวั ตา้ นทานกับตัวเก็บ
ประจุไฟฟา้
2. สมรรถนะประจาํ หนว่ ยการเรยี นรู้

แสดงการทดสอบ สภาพดแี ละเสยี ของไอซี 555

3. จุดประสงคก์ ารเรียนรู้
3.1 ดา้ นความรู้
3.1.1 อธิบายความหมายและเขียนโครงสร้างภายในไอซีไทเมอรเ์ บอร์ 555 ได้
3.2 ด้านทกั ษะ
3.2.1 ทดสอบวงจรอะสเตเบิลมัลตไิ วเบรเตอรโ์ ดยใชไ้ อซเี บอร์ 555
3.2.2 ทดสอบสภาพดีและเสยี ของไอซไี ทเมอร์เบอร์ 555
3.3 คณุ ลักษณะอนั พึงประสงค์
3.3.1 ทางานดว้ ยความปลอดภัยความประณีตและมีเจตคตทิ ีด่ ีในการทางาน

4. สาระการเรียนรู้
4.1 โครงสรา้ งภายในไอซีไทเมอร์เบอร์ 555
4.2 วงจรอะสเตเบิลมลั ตไิ วเบรเตอรใ์ ช้ไอซี 555
4.3 วงจรโมโนสเตเบิลมลั ติไวเบรเตอรใ์ ช้ไอซี 555
4.4 วงจรทดสอบไอซไี ทเมอร์เบอร์ 555

5. กจิ กรรมการเรียนรู้
5.1 การนาเข้าสูบ่ ทเรียน
5.1.1. ครูเรียกชือ่ สารวจการแต่งกายของผู้เรียน การเตรยี มอุปกรณ์การเรยี น พร้อมบนั ทกึ ลงในแบบ

ประเมนิ ผลคุณธรรม และจริยธรรม
5.1.2. ครแู จง้ จดุ ประสงค์การเรียนรแู้ ละความสาคญั ของเนอื้ หาในหนว่ ยการเรียนรู้

5.1.3. ผ้เู รียนทาแบบทดสอบก่อนเรียน
5.2 การเรียนรู้

5.2.1. ผสู้ อนอธิบายเน้ือหาโดยใช้ส่อื การสอนประกอบการบรรยายและอภปิ รายร่วมกับผเู้ รียน เพอ่ื ให้
ไดส้ าระของการเรยี นรู้การประยกุ ต์ใช้ไอซีเบอร์ 555

5.2.2. ผู้สอนให้ผเู้ รยี นฝึกปฏบิ ตั ิใบงาน เรื่อง ไอซเี บอร์ 555

5.3 การสรปุ
5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเร่อื งการประยกุ ต์ใช้ไอซีไอซีเบอร์ 555 และถาม-ตอบทบทวนความรู้ความ

เข้าใจของผ้เู รียน
5.3.2. ผ้สู อนให้ผเู้ รียนทากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
5.3.3. ผสู้ อนให้ผเู้ รียนทาแบบทดสอบเพอ่ื ประเมินผลหลงั การเรยี นรู้
5.3.4. ผสู้ อนมอบหมายให้ผ้เู รยี นอ่านเนื้อหาทีจ่ ะเรียนในครง้ั ตอ่ ไป

6. สอื่ และแหล่งการเรียนรู้
6.1 สอ่ื สิง่ พิมพ์
6.1.1 หนังสือเรยี นวชิ าวงจรไอซแี ละการประยุกตใ์ ชง้ าน
6.2 สื่อโสตทัศน์
6.2.1 ส่ือประกอบการสอน PowerPoint เรอ่ื ง การประยกุ ต์ใช้ไอซีเบอร์ 555
6.3 หนุ่ จาลองหรือของจริง
-
6.4 อืน่ ๆ

7. เอกสารประกอบการเรียนรู้
7.1 ใบงาน เรอ่ื ง ไอซเี บอร์ 555

8.การบรู ณการ
-

9. การวดั และการประเมินผล
9.1 คะแนนจากการทากิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบตั ิงานทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมนิ คณุ ธรรมจริยธรรม
9.4 คะแนนจากการทาแบบทดสอบเพอื่ ประเมนิ ผลหลังการเรยี นรู้

10. เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้
ไอซตี ้ังเวลา 555
วงจรต้ังเวลามีความเทยี่ งตรงค่อนข้างสงู จาเป็นต้องใช้วงจรโมโนสเตเบล้ิ ่ซง่ ส่วนมากนิยมใช้ไอซี

เบอร์ 74121, 74122, 74123 อย่างไรกต็ าม การควบคุมจุดชนวน (Trigger) ของสญั ญาณอินพตุ ไอซีตระกลู
74 สามารถกระทาไดย้ าก และมีเง่ือนไขมาก แตถ่ ้าการหน่วงเวลานานกว่าครง่ึ นาทีและโหลดต้องการกระแส
สูงจะใช้ไอซตี ั้งเวลาเบอร์555 แทน ในการทางานของวงจรโมโนสเตเบิล้ (Monostable) จะแบ่งเปน็ 2 สภาวะ คอื
สภาวะทคี่ งทแี่ ละสภาวะท่ีไม่คงที่ โดยปกตวิ งจรโมโนสเตเบลิ้ จะอยใู่ นสภาวะคงท่ี จนกวา่ จะมีสัญญาณจุดชนวน
เขา้ มากระตุ้น จากนั้นเอาต์พุทจะเปลย่ี นสภาวะจากเดิม เกิดการหน่วงเวลาด้วยค่าของเวลาท่แี นน่ อน และกลับสู่
สภาวะปกติเชน่ เดิม

ไอซีทนี่ ยิ มมาสรา้ งเป็นวงจรต้ังเวลาได้ดีทสี่ ุดเบอรห์ นึ่ง คอื ไอซเี บอร์555 เพราะมีคุณสมบตั ิในการ
หน่วงเวลาได้ดแี ละนานพอสมควร

คณุ สมบัติของไอซี555 แต่ละขา
ขา 1 กราวด์ (Ground) ขาไฟเล้ียงท่ีมีศักย่เป็นลบ
ขา 2 ทรกิ เกอร์ (Trigger) เปน็ ขาท่มี ีความไวหรือตรวจสอบแรงที่มีคา่ 1/3 ของแหล่งจ่าย +Vcc และ
จะเกดิ การจดุ ชนวนของอนิ พุต (Input) ทาใหเ้ อาต์พุต (Output) เปล่ยี นจากระดับต่า เป็นระดบั สูง โดยท่ัว ไป
ความกว้างของพัลส์ท่ีจะมาจุดชนวนอินพตุ ได้น้ัน ต้องมีค่าเวลามากกว่า 1 ไมโครวินาที ( ) ขึ้นไป
ขา 3 เอาตพ์ ุต (OutPut) แรงดนั เอาต์พตุ ที่เกดิ ขนึ้ สาหรับเอาต์พุตระดบั สงู มีศักย์ไฟฟา้ ต่า กว่า +Vcc
ประมาณ 1.7 V สาหรบั เอาต์พตุ ระดบั ตา่ น้ัน จะข้ึนอยู่กับแหล่งจา่ ยไฟที่ปอ้ น
ขา 4 รีเซต (Reset) เม่อื ต้องการให้เอาต์พตุ อยู่ในระดับต่า ตอ้ งป้อนศักยไ์ ฟฟ้าท่ีขาน้ีประมาณ 0.7 V
โดยกระแสซิงกม์ ีค่า 0.1 mA คา่ ของเวลาประวิงในการทา ให้เอาต์พุตเปลี่ยนเปน็ ระดบั ตา่ มคี า่ 0.5 ซ่ึงค่า
น้ีเป็นค่าตา่ สดุ ของความกว้างของพัลซท์ จ่ี ะมาควบคุมขานี้ในกรณีท่ีไม่ต้องการใชข้านี้กค็ วรต่อเข้ากบั +VCC
ขา 5 กระแสซิงก์ ท่ีเข้ามาขานี้สามารถรบั ได้ใกล่เคียงกับขาเอาต์พตุ ดังน้ัน คา่ แรงดันที่มคี า่ 2/3
+VCC ซ่งึ เป็นแรงระดับ สูงที่ใช้ในการเปรียบเทยี บ ปกติในการทางานขานจ้ี ะไม่ถกู ใช้แต่ควรใช้ตัวเกบ็ ประจุ
คา่ 0.01 F ต่อลงกราวด่เพื่อไม่ให้ถูกรบกวนจากสญั ญาณรบกวนขณะทางาน
ขา 6 เทรสโฮล (Threshold) ถ้าศักยไ์ ฟฟ้าทขี่ านี้มคี ่าสงู ถึง 2/3 ของ +VCC จะเปน็ ระดบั ทม่ี ีความไว
ต่อการเปลี่ยนแปลง คือ จะทา ให้สภาวะเอาต์พุตเปลยี่ นแปลงจากระดับสงู เปน็ ระดับด่า
ขา 7 ดสิ ชารจ์ (Discharge) ขานตี้ ่อกบั ขาคอลเลกเตอร์ (Collector) ของทรานซิลเตอร์ (Transistor)
ซ่งึ อยภู่ ายในตัวไอซโี ดยขาอมิ ิตเตอร์ต่อลงกราวด์ (Ground) ทรานซลิ เตอร์ (Transistor) นี้จะทาหนา้ ที่
กาหนดเวลาของระดับเอาต์พุต ถา้ เอาต์พตุ อย่ใู นระดับต่า ทรานซิลเตอรน์ ี้จะมีความต้านทานตา่ ในขณะที่

ทรานซสิ เตอรม์ ีความต้านทานต่า ตวั เกบ็ ประจจุ ะสามารถคายประจผุ ่านทรานซลิ เตอรน์ ้ีได้
ขา 8 ไฟเล้ียง ต้องจา่ ยแหล่งจ่ายไฟตรงทมี่ ีศักย่เปน็ บวก มคี า่ อยู่ระหว่าง 5 โวลท์ ถงึ 15

โวลท์แม้วา่ จะทางานในชว่ งแรงดัน ที่ต่างกัน แต่ละช่วงของเวลาทางานทเ่ี ปล่ยี นไปยังคงมีคา่ นอ้ ยมาก คอื
ร้อยละ 0.1 ตอ่ การเปลีย่ นแรงดนั 1 โวลท์

วงจรอะสเตเบ้ลิ โดยใช้ไอซี 555
การทางานของวงจร
1. เมอ่ื ปอ้ นแหล่งจา่ ย +VCC เขา้ วงจรจะมีกระแสไฟฟ้าส่วนหน่ึงไหลผ่าน Rt1 และ Rt2 มาประจุ
ที่ Ct ทาให้แรงดนั ที่ตกคร่อม Ct มีคา่ สูงขนึ้ จนถงึ 1/3 ของแหล่งจา่ ย +VCC ขา 2 ซ่ึงมีความไวต่อแรงดัน
นี้จะจุดชนวนทาให้เอาต์พุต เปลยี่ นระดับจากระดับต่า Low เปน็ ระดับสงู ทนั ที
2. แรงดันทต่ี กคร่อม Ct จะค่าสูงขน้ึ เรื่อยๆ จนมีระดับแรงดัน 2/3 ของแหลง่ จ่าย +Vcc ขา 6 ซึง่ มี
ความไวตอ่ แรงดัน นี้จะตรวจจับ ทาให้เอาต์พุต เปลี่ยนจากระดับ สูงเปน็ ระดบั ตา่ และเป็นผลทาให้ขา 7 มี
ต้านทานต่า Ct จะคายประจุผ่านลงกราวด์ทขี่ า 1 เมื่อศักย์ไฟฟ้าตกคร่อม Ct มคี ่าลดลงเรื่อยๆ จนถึง
1/3 +VCC จะทาให้ขา 2 ที่ต่ออยู่กับขา 6 มีความไวตอ่ ระดับของศกั ย์ไฟฟ้าขนาดน้ีด้วย จึงทาใหเ้ อาต์พุต
เปลีย่ นจากระดับต่า เป็นระดับสงู อกี ครั้ง
3. การทีเ่ อาต์พุต (Output) เปลีย่ นจากระดับของศักยไ์ ฟฟา้ ต่าเป็นระดบั สงู ทาใหข้ า 7 มีความต้านทานสงู ตัว
เก็บประจุ Ct ประจผุ ่านและใหม่อีกครั้ง ซึ่งทั้งหมดน้ีกเ็ ปน็ หน่ึงรอบของการทางาน
การเลือกใชต้ วั ต้านทานและตวั เก็บประจุในวงจรต้ังเวลา
1. กาหนด Rt ไม่ให้มีค่าตา่ กว่า 10K เพราะต้องการประหยัดพลังงานและไม่ต้องการใหค้ วามกว้าง
ของพัลสแ์ คบจนเกนิ ไป
2. คา่ ต่าสดุ ของตวั เก็บประจมุ คี ่า 100PE นั้นกาหนดขนึ้ มาเพื่อป้องกันผลทอ่ี าจจะเกิดจากความจุค้าง
3. คา่ สงู สุดของ Rt กาหนดจากกระแสเทรสโฮล รวมกับกระแสรั่วไหลท่ีขาดิสชารจ์ และกระแส
รว่ั ไหลของตัวเกบ็ ประจุ
4. คา่ สูงของตัวเกบ็ ประจุถูกจากัดอยู่ทคี่ ่ากระแสรวั่ ไหลไม่ใชค่ ่าความจุ แตค่ ่าของกระแสร่วั ไหลน้ัน
ขน้ึ อยกู่ ับตวั เกบ็ ประจุและใช้งานด้วย โดยท่ัวไปตัวเก็บประจุที่มคี ่าของกระแสรัว่ ไหลต่า สามารถมคี ่าได้สงู ถึง
1000
5. สาหรบั งานท่ัว ไป สมั ประสิท่ธต์ ่ออุณหภมู ขิ องตัวต้านทานที่ใชค้ วรใช้อยใู่ นชว่ ง 200 ถึง500ppm/ ทง้ั
ชนดิ คาร์บอน และคาร์บอนฟิลม์ ใช้ค่าผิดพลาด 5 ถึง รอ้ ยละ 10
6. สาหรบั งานทตี่ ้องการความเท่ยี งตรงสงู ตัวต้านทานควรใช้ชนดิ ฟลิ ์มโลหะ ที่มคี า่ ความผิดพลาด
0.1 ถงึ รอ้ ยละ 5 สัมประสิท่ธ์ต่ออุณหภมู ิมีค่า 25 ถึง 100c
7. โดยทั่ว ไปตัวต้านทานทใ่ี ช้มักอยู่ระหว่าง 100 โอหม์ ถงึ 1 เมกะโอห์ม แตถ่ า้ ต้องการใช้คา่ ความ

ต้านทานสงู มากกว่าน้ัน ควรใช้ตัวต้านทานทมี่ คี วามแนน่ อนและเสถียรภาพต่ออณุ หภูมิดี(c) ซึ่งหาไดย้ ากและราคา
แพง

8. ตัวต้านทานทใ่ี ช้กาหนดคา่ เวลา ควรหลกี เลี่ยงการใช้ตัวต้านทานชนิดปรบั คา่ ให้โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
แบบคารบ์ อน ถ้าจาเป็นต้องใช้ให้อยู่่ในช่วงทแี่ คบๆ

9. ตัวเกบ็ ประจุไม่ควรไม่ควรขนาดใหญ่ และควรใช้คา่ ผดิ พลาดไมเ่ กินร้อยละ 5 มกี ระแสรว่ั ไหลต่า
มีสมั ประสทิ ่ธ์ต่ออุณหภมู ิต่าและไดอิเลก็ ตริก มีการดูดกลนื ดี

10.ตัวเก็บประจจุ ะต้องสามารถประจุและคายประจุไดไ้ วเ้ มอื่ ปลายข้ัวทงั้ สองตอ่ ถงึ กัน ไดอิเลก็ ตรกิ
ต้องไมเ่ กบ็ พลังงานคา้ งขณะทาการประจุ ซ่ึงถา้ มีการเกบ็ พลังงานไว้หลายเปอร์เซ็นต์แล้ว จะเปน็ ผลเสยี ในการ
ต้ังเวลา คอื เวลาทต่ี ้ังจะไมเ่ ริ่มจากศนู ย์

11.ตัวเกบ็ ประจชุ นิดอเิ ลก็ โทรลิติก ไม่ควรใชเ้ นอื่ งจากมคี า่ ผิดพลากมากเสถียรภาพไม่ดยี กเว้นจะใช้
ในวงจรท่ไี มต่ ้องการความแน่นอน แทนตาอเิ ลก็ โทรลติ ิก สามารถใช้งานในวงจรต้ังเวลาไดด้ แี ตต่ ้องอยู่
ในช่วงอุณหภูมิ0 องศา ถึง 50 องศา

แผนการจดั การเรยี นรู้ หนว่ ยท่ี 6

ไอซีกาํ เนดิ สญั ญาณ สอนครั้งที่ 13-14
ชัว่ โมงรวม 56

จานวนช่ัวโมง 8
1. สาระสําคญั
ไอซีกาเนิดสญั ญาณมพี ืน้ ฐานมาจากวงจรผลิตความถ่ีออสซิลเลเตอร์ ให้กาเนดิ สัญญาณรูปคล่นื ไซน์ รปู คล่ืนส่ีเหลยี่ ม
และรูปคล่ืนสามเหลี่ยม ซ่ึงรูปคล่ืนท้ังหมดดังกล่าวถูกนามาใช้เพื่อทดสอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ให้ทางานอย่าง
เหมาะสมและถูกต้อง
2. สมรรถนะประจาํ หนว่ ยการเรยี นรู้
แสดงการทดสอบวงจรกาเนดิ สัญญาณรปู คลนื่ ไซน์

3. จดุ ประสงค์การเรียนรู้
3.1 ด้านความรู้

3.1.1 อธิบายการกาเนดิ สัญญาณรปู คลนื่ ไซน์ โดยใชไ้ อซอี อปแอมปเ์ บอร์ LM741
3.2 ดา้ นทกั ษะ
3.2.1 ทดสอบวงจรกาเนดิ คลืน่ ไซนค์ วามถ่ี 1 kHz
3.3 คุณลกั ษณะอันพึงประสงค์
3.3.1 ทางานดว้ ยความปลอดภัยความประณตี และมีเจตคตทิ ี่ดใี นการทางาน
4. สาระการเรียนรู้
4.1 ไอซอี อปแอมปก์ ับการกาเนิดสัญญาณรูปคล่ืนไซน์
4.2 วงจรกาเนิดสัญญาณโดยใช้ไอซีเบอร์ ICL8038
5. กิจกรรมการเรียนรู้
5.1 การนาเขา้ สบู่ ทเรยี น
5.1.1. ครูเรียกช่ือ สารวจการแต่งกายของผู้เรียน การเตรียมอุปกรณ์การเรียน พร้อมบันทึกลงในแบบประเมินผล
คุณธรรม และจริยธรรม
5.1.2. ครูแจง้ จุดประสงค์การเรยี นรแู้ ละความสาคญั ของเนอ้ื หาในหนว่ ยการเรียนรู้
5.1.3. ผเู้ รยี นทาแบบทดสอบกอ่ นเรียน

5.2 การเรยี นรู้
5.2.1. ผู้สอนอธิบายเนื้อหาโดยใช้ส่ือการสอนประกอบการบรรยายและอภิปรายร่วมกับผู้เรียน เพ่ือให้ได้สาระของ
การเรียนรู้การประยกุ ตใ์ ช้ไอซีกาเนิดสญั ญาณ

5.2.2. ผู้สอนให้ผเู้ รียนฝกึ ปฏบิ ตั ใิ บงาน เรือ่ ง ไอซเี บอร์ ICL8038

5.3 การสรุป
5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเร่ืองการประยุกต์ใช้ไอซีกาเนิดสัญญาณและถาม-ตอบทบทวนความรู้ความเข้าใจของ
ผเู้ รยี น

5.3.2. ผู้สอนใหผ้ เู้ รยี นทากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
5.3.3. ผ้สู อนใหผ้ ู้เรียนทาแบบทดสอบเพ่ือประเมนิ ผลหลังการเรียนรู้
5.3.4. ผู้สอนมอบหมายให้ผเู้ รยี นอา่ นเนื้อหาที่จะเรียนในครงั้ ตอ่ ไป
6. ส่อื และแหล่งการเรยี นรู้
6.1 สอ่ื สิ่งพิมพ์
6.1.1 หนังสอื เรียนวชิ าวงจรไอซแี ละการประยุกตใ์ ช้งาน
6.2 สือ่ โสตทศั น์
6.2.1 ส่อื ประกอบการสอน PowerPoint เรือ่ ง การประยุกตใ์ ช้ไอซีกาเนดิ สญั ญาณ
6.3 ห่นุ จาลองหรือของจรงิ
-
6.4 อ่นื ๆ

7. เอกสารประกอบการเรียนรู้
7.1 ใบงาน เรอ่ื ง ไอซีเบอร์ ICL8038
8.การบรู ณการ
-
9. การวดั และการประเมนิ ผล
9.1 คะแนนจากการทากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
9.2 คะแนนจากการปฏบิ ตั ิงานทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมินคณุ ธรรมจรยิ ธรรม
9.4 คะแนนจากการทาแบบทดสอบเพื่อประเมนิ ผลหลังการเรียนรู้

10. เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้
วงจรกําเนิดสัญญาณคล่ืนสี่เหล่ียม วงจรกาเนิดชนิดคลื่นส่ีเหล่ียมเป็นวงจรชนิดหน่ึงของวงจรอะสเตเบิล มัลติไว
เบรเตอร์ (Astable Multivibrator) นั่นคือ สัญญาณท่ีออกจากวงจรนั้นจะไม่คงท่ีแต่จะมีการเปลี่ยนแปลง
ตลอดเวลา (ระดับสูงหรือตา่ ) โดยปราศจากสัญญาณอินพตุ (Input) ใด ๆ แสดงดงั รูปท่ี

รปู ภาพแสดงวงจรกําเนดิ สัญญาณสีเ่ หลย่ี มแบบพ้ืนฐาน

จากรูปท่ีแสดงเป็นวงจรกาเนิดสัญญาณส่ีเหล่ียมแบบพื้นฐานจะเห็นได้ว่ามีการนาสัญญาณจากเอาต์พุตมา
ป้อนกลับสองทาง สัญญาณเอาเอาต์พตุ อกมาผ่านตัวต้านทาน R1 เขา้ สขู่ ั้ว อนิ พตุ ลบ และต่อกับตัวประจุ ลงกราวด์
อุปกรณ์ทั้งสองจะเป็นตัวกาหนดความถ่ีของคล่ืนส่ีเหล่ียม (Square Wave) ส่วนตัวต้านทาน R2, R3 เป็นภาคท่ีใช้
กาหนดแรงดันอ้างอิง (Vref) ให้อินพุตบวกถ้า เลือก R3 ที่มีค่าเป็น 86% ของ R2 ความถี่ของสัญญาณเอาต์พุต
รูปคล่ืนส่เี หล่ียมจะไดจ้ ากสมการ

เมื่อ : FOUT แทนความถท่ี างดา้ นเอาตพ์ ตุ
การทางานของวงจรเป็นดังนี้ เม่ือป้อนไฟเล้ียงใหแ้ ก่ออปแอมป์ (Op-Amp)จะมแี รงดนั ค่าน้อย ๆ ตกคร่อม
ข้ัวอินพุตทั้งสองของออปแอมป์ (แรงดันออฟเซต : Off Set) แรงดันนี้จะมีผลทาให้แรงดันท่ีเอาต์พุตมีขนาดเท่ากับ
+Vsat (แรงดนั อม่ิ ตวั ทเ่ี อาตพ์ ตุ Vsat มคี ่าประมาณ 90% ของ VCC) และการนาตวั เก็บประจุมาต่อในลักษณะ เช่นนี้จะ
ทาให้มีการชาร์จประจุ (Charge) อยู่ตลอดเวลา และแรงดัน คร่อมตัว เก็บประจุจะค่อย ๆ เพิ่ม ค่าข้ึนสู่แรงดัน
+Vsat เป็นผลให้แรงดันที่ขั้ว อินพุตลบมี ค่าสูงข้ึนด้วยในขณะเดียวกันที่ขั้วอินพุตบวกนั้นจะมีศักย์เท่ากับการแบ่ง
แรงดนั +Vsat ระหว่าง R2 และ R3 ซ่ึงแรงดนั อา้ งองิ Vref จะมคี า่ เทา่ กบั +VT

รปู ภาพแสดงแรงดันเอาต์พตุ ของวงจรกําเนิดสัญญาณคลื่นสีเ่ หล่ยี ม

จากรปู แรงดันเอาตพ์ ตุ ของวงจรกาเนิดสญั ญาณคล่ืนสี่เหลีย่ มจะเปล่ยี นสถานะทันที เมื่อตวั เกบ็ ประจุ
ถูกประจุให้มีแรงดันสูงกว่า-VT ท่ีข้ัวอินพุตบวกเป็นผลให้แรงดันเอาต์พุต(Output) เปลี่ยนสถานะจาก +Vsat เป็น
-Vsat ในทันทีการเปลี่ยนแปลงที่เอาต์พุต (Output) จะเป็นผล ให้ Vsat เปล่ียนจาก +VT เป็น - VT และยังเปล่ียน
ทิศทางการประจุของ C อีกด้วย น่ัน คือ C ค่อย ๆ ลดค่าจาก +VT สู่ -Vsat แต่ก่อนที่จะมีค่าเท่ากับ -Vsat นั้นศักย์ท่ี
ขั้วอินพุตลบ (ศักย์ร่วม C) จะมีค่าต่ากว่า -VT และเป็นผลให้ข้ัวอินพุตบวกมีศักย์เป็นบวกสงู กว่าขั้วอินพุตลบน่ันคอื
แรงดนั เอาตพ์ ุตก็จะเปล่ยี นสถานะจาก -Vsat เป็น +Vsat อกี และข้ันตอนการประจุของตัวเกบ็ ประจุก็จะ เร่มิ ต้นใหม่
เป็นเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ
ในขณะท่ี Vout = +Vsat, Vref จะเท่ากบั +VT เมอ่ื Vout = -Vsat Vref = - VT

การคานวณแรงดนั ±VTไดจ้ ากสมการ
และ
เมอ่ื : VT แทน แรงดันรวมของตัวเกบ็ ประจุ
VSAT แทน แรงดันอิม่ ตวั ทเ่ี อ้าต์พุต
Vref แทน แรงดนั อา้ งอิง
วงจรกาํ เนดิ สญั ญาณฟนั เล่อื ย
วงจรกาเนิดสัญญาณฟันเลื่อย หรือวงจรกาเนิดแรงดันแรมพ์ คือ วงจรอินทิเกรเตอร์ (IntegratorCircuit) นั่นเอง
แสดงดังรูป

(ก) วงจรอนิ ทิเกรเตอร์

(ข) แรงดันเอาต์พตุ ของวงจรอินทิเกรเตอร์
รปู ภาพแสดงวงจรอินทเิ กรเตอรแ์ ละแรงดันเอาต์พตุ ของวงจร
จากรูป (ก) จะเห็นว่า เมื่อป้อนแรงดัน ขนาด 1 โวลต์ ให้ขั้ว อินพุตลบ ตัวเก็บประจุ C1 ก็จะถูก
ประจุแบบเส้นตรง ในทิศทางบวกเพ่ิมขึ้นสู่ +Vsat แต่ถ้าสับสวิตช์ (Switch) ลง ก่อนท่ีแรงดันคร่อม C1 จะมีค่า
เท่ากับ +Vsat แรงดนั ที่ถูกประจุไว้ก็จะคายประจุออกหมดอย่าง รวดเร็วและเม่ือยกสวิตช์(Switch) ตวั เก็บประจุก็จะ
ค่อยๆประจขุ น้ึ อกี
จากรูป (ข) เป็นแรงดันเอาต์พุตของวงจรโดยที่ t คือเวลาท่ีสวิตช์(Switch) ถูกยกข้ึนในหน่วย
วินาทีและมีVin, Rin, C1 เป็นตัวกาหนดความชันของสัญญาณแรมพ์แต่ในการใช้ งานจริงน้ันไม่ใช้การสับสวิตช์
(Switch) แตน่ าอปุ กรณป์ ระเภทอเิ ลก็ ทรอนกิ สส์ วิตชม์ าใช้แทน

วงจรกําเนิดสัญญาณรปู สามเหลี่ยม
วงจรกาเนิดสญั ญาณฟันเล่ือย พบว่าเม่อื ป้อนแรงดันไฟตรงค่าหนึ่งใหแ้ ก่วงจรอนิ ทิเกรเตอร์ (IntegratorCircuit)แลว้
แรงดนั เอาตพ์ ตุ (Output) จะมลี ักษณะเปน็ เสน้ ตรงที่เพมิ่ ขึ้น หรือลดลงอย่างคงที่แสดงดงั รปู

รปู (ก) วงจรกําเนิดสัญญาณรูปสามเหลยี่ ม
จากรูป (ก) สามารถสร้างคล่ืนสามเหลี่ยม (Sawtooth Waveform) โดยการ ป้อนแรงดันไฟตรงซึ่ง
จะทาใหเ้ อาตพ์ ุต (Output) มที ศิ ทางเกดิ ขนึ้ ตลอดเวลา เราจะปอ้ นคล่ืน ส่ีเหล่ยี ม (SquareWave) เขา้ ไปผลก็คือใน
ช่วงแรกท่ีคล่ืนส่ีเหลี่ยม (SquaraWave) เข้าไปมีค่าเป็น บวกแรงดันเอาต์พุต(Output)ของวงจรอินทิเกรเตอร์
(Integrator) จะลดลงอย่างคงท่ีและเม่ือคลื่น ส่ีเหล่ียม (Square Wave) เปลี่ยนสถานะเป็นลบ แรงดัน เอาต์พุต
จากวงจร อินทิเกรเตอร์ก็จะเพ่ิมขึ้น อย่างคงที่ด้วยความชันขนาดเท่ากับท่ีลดลง จึงทาให้ได้สัญญาณรวมเป็นคลื่น
สามเหล่ยี ม (Sawtooth Waveform)

รปู ท่ี (ข) แรงดันเอาต์พตุ ของวงจรกาํ เนดิ สญั ญาณรูปสามเหลย่ี ม

จากรูป (ข) แรงดันเอาต์พุตของวงจรกาเนิดสัญญาณรูปสามเหล่ียมซึ่งความถ่ีของคลื่นสามเหลี่ยม (Saw
Tooth Waveform) ที่ได้จากวงจรน้ีจะมีขนาดเท่ากับความถ่ีของคลื่น ส่ีเหลี่ยม (Square Wave) ซี่งหาได้จาก

สมการ ซี่งการป้องกัน ไม่ให้คล่ืนสามเหล่ียม (Sawtooth Waveform) เปล่ียนไปจากลักษณะท่ีควร
เป็นจริงค่าคงตัวของเวลา R1C1 ควรมขี นาด เปน็ สองเทา่ ของ R4C2

วงจรกาํ เนดิ สญั ญาณคลนื่ ไซน์
การสร้างวงจรกาเนิดคล่ืนไซน์ คือ การนาวงจรกรองสัญญาณความถี่บางช่วงมาใช้ เป็นภาคเลือกความถ่ีของ
สัญญาณออสซลิ เลตแสดงดังรปู

รปู ภาพแสดงวงจรกําเนดิ คลืน่ ไซน์

จากรูปการณ์สร้างสัญญาณคลื่นไซน์ (SineWave) ใช้ออปแอมป์ (Op-Amp) โดยต่อในลักษณะของ
วงจรคอมพาราเตอร์ และวงจรกรองความถี่เป็นช่วงโดยยึด หลักคล่ืนส่ีเหล่ียม เกิดจากผลรวมของคลื่นหลายชนิด
เม่ือกรองความถ่ีของคล่ืนไซน์ (Sine Wave) หลักการโดยวงจร ฟิลเตอร์เอาต์พุต (Output) ก็จะอยู่ในรูปของ
สัญญาณไซน์บรสิ ทุ ธิ์ สว่ นการนาคอมพาราเตอร์ (Comparator) ตอ่ กบั วงจรฟิลเตอร์น้ันก็เพ่ือสร้างสญั ญาณออสซิล
เลต (Oscillate) ออกมาอย่าง ต่อเนื่อง ซ่ึงตัว ต้านทาน R2 ในวงจรมีค่าต่ามาก มีหน้าท่ีป้องกัน ไม่ให้สัญญาณ
ป้อนกลับ ถูกต่อลงกราวด์ ตัวต้านทาน R1 ทาหน้าท่ีเป็นตัวเปล่ียนความถ่ีของการออสซิลเลต และถ้าต้องการ
ออสซิลเลเตอร์ (Oscillator) ที่ความถ่ีในยา่ นความถข่ี องเสยี ง กส็ ามารถทาไดโ้ ดยเปล่ยี นตัว ประจุ C1 และ C2

วงจรกําเนดิ คลืน่ ไซนต์ ่างเฟส 90 องศา
การกาเนดิ สญั ญาณไซนท์ ี่มเี ฟสตา่ งกัน 90o เรียกว่า “Quadrature Oscillator” แสดงดังรปู

รปู ภาพแสดงวงจรกําเนดิ คลน่ื ไซนต์ า่ งเฟส 90 องศา
จากรูปแสดงวงจรกาเนิดคลื่นไซน์ต่างเฟส 90 องศา ซึ่งใช้อินทิเกรเตอร์สอง ตัวชนิดที่มีการป้อนกลับ
แบบบวกโดยท่ี R1 ควรมีค่าต่ากว่า R2 เล็กน้อยเพื่อวงจรจะได้ออสซิลเลต (Oscillate) นอกจาก R1 ควรมีค่า
พอเหมาะ นั่น คือถ้า R1 มีค่าต่าเกินไป สัญญาณท่ีได้จะมีลักษณะ เป็นคลื่นส่ีเหลี่ยม (Square Wave) ดังน้ัน R1 ท่ี
ใช้ควรเป็นชนดิ ปรบั คา่ ได้เพอื่ ให้สัญญาณเอาต์พุตมี ความเพี้ยนต่าสดุ ทจี่ ะทาได้

แผนการจัดการเรียนรู้ หน่วยท่ี 7

การประยุกตใ์ ชไ้ อซีในวงจรกําเนิด สอนคร้ังที่ 15-18

เสียงดนตรี วงจรขยายสัญญาณเสยี ง และ ช่วั โมงรวม 72

วงจรเฟสล็อกลปู

จานวนชว่ั โมง 16

1. สาระสาํ คัญ

- วงจรกาเนดิ เสยี งดนตรใี ชไ้ อซีเบอร์ UM66T มขี าใช้งาน 3 ขาคือ กราวด์ เอาตฺพุต และขาที่รับ

แรงดันไฟฟ้า +VCC

- วงจรขยายสัญญาณเสียงใชไ้ อซีเบอร์ LM386 ทาหน้าท่ีเป็นภาคขยายกาลงั มีกาลังไฟฟ้าเทา่ กบั 0.5วตั ต์

- วงจรเฟสล็อกลูปมีหน้าทลี่ ็อกความถ่ีใหอ้ อกไปทางด้านเอาต์พุต ทาให้ความถเี่ อาต์พตุ มคี ่าคงที่ถึงแม้

ความถี่อนิ พตุ จะเปล่ยี นแปลง เลือกใชไ้ อซี NE565

2. สมรรถนะประจําหนว่ ยการเรียนรู้
แสดงการทดสอบวงจรกาเนิดเสยี งดนตรี และวงจรขยายสญั ญาณเสยี งใชไ้ อซเี บอร์ UM66T และLM386

3. จุดประสงค์การเรียนรู้
3.1 ด้านความรู้
3.1.1 อธบิ ายการทางานวงจรกาเนิดเสยี งดนตรี วงจรขยายสัญญาณเสยี ง
3.2 ดา้ นทักษะ
3.2.1 ทดสอบวงจรกาเนิดเสยี งดนตรีจากไอซีเบอร์ UM66T
3.2.2 ทดสอบวงจรขยายสญั ญาณเสียงจากไอซีเบอร์ LM386
3.2.3 ทดสอบวงจรเฟสล็อกลูปจากไอซเี บอร์ NE565
3.3 คุณลกั ษณะอนั พึงประสงค์
3.3.1 ทางานด้วยความปลอดภัยความประณีตและมีเจตคติที่ดีในการทางาน

4. สาระการเรียนรู้
4.1 ไอซีออปแอมป์กบั การกาเนดิ สญั ญาณรปู คลื่นไซน์
4.2 วงจรกาเนดิ สญั ญาณโดยใช้ไอซเี บอร์ ICL8038

5. กิจกรรมการเรยี นรู้
5.1 การนาเขา้ สบู่ ทเรยี น
5.1.1. ครเู รียกชือ่ สารวจการแตง่ กายของผ้เู รียน การเตรียมอุปกรณ์การเรยี น พรอ้ มบันทกึ ลงในแบบ

ประเมินผลคณุ ธรรม และจริยธรรม
5.1.2. ครแู จ้งจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรแู้ ละความสาคญั ของเน้อื หาในหน่วยการเรยี นรู้
5.1.3. ผ้เู รยี นทาแบบทดสอบก่อนเรียน

5.2 การเรียนรู้
5.2.1. ผู้สอนอธบิ ายเนือ้ หาโดยใชส้ ่อื การสอนประกอบการบรรยายและอภิปรายร่วมกับผเู้ รยี น เพื่อให้

ไดส้ าระของการเรียนรู้การประยุกต์ใช้วงจรกาเนดิ เสยี งดนตรี วงจรขยายสญั ญาณเสยี ง
5.2.2. ผสู้ อนใหผ้ ูเ้ รยี นฝึกปฏิบตั ิใบงาน เรื่อง วงจรกาเนดิ เสียงดนตรี และวงจรขยายสญั ญาณเสยี งใช้

ไอซี เบอร์ UM66T และ LM386

5.3 การสรปุ
5.3.1. ผู้สอนสรุปบทเรียนเรื่องการประยุกต์ใช้วงจรกาเนิดเสียงดนตรี วงจรขยายสัญญาณเสียงและ

ถาม-ตอบทบทวนความรู้ความเขา้ ใจของผู้เรยี น
5.3.2. ผู้สอนใหผ้ ู้เรยี นทากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
5.3.3. ผ้สู อนให้ผเู้ รยี นทาแบบทดสอบเพอื่ ประเมินผลหลังการเรียนรู้
5.3.4. ผู้สอนมอบหมายใหผ้ ูเ้ รยี นอา่ นเนอื้ หาทีจ่ ะเรยี นในคร้ังตอ่ ไป

6. ส่อื และแหล่งการเรยี นรู้
6.1 สอื่ สิง่ พิมพ์
6.1.1 หนังสอื เรียนวิชาวงจรไอซแี ละการประยกุ ต์ใชง้ าน
6.2 สื่อโสตทัศน์
6.2.1 สือ่ ประกอบการสอน PowerPoint เรื่อง การประยุกต์ใช้วงจรกาเนิดเสยี งดนตรี วงจรขยาย

สัญญาณเสยี ง
6.3 หนุ่ จาลองหรือของจรงิ
-
6.4 อืน่ ๆ

7. เอกสารประกอบการเรียนรู้
7.1 ใบงาน เรอ่ื ง ไอซี เบอร์ UM66T และ LM386

8.การบูรณการ
-

9. การวัดและการประเมินผล
9.1 คะแนนจากการทากิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ
9.2 คะแนนจากการปฏิบตั ิงานทดลองใบงาน
9.3 คะแนนจากการประเมนิ คุณธรรมจริยธรรม
9.4 คะแนนจากการทาแบบทดสอบเพอ่ื ประเมินผลหลังการเรยี นรู้

10. เนอื้ หาสาระการสอน/การเรียนรู้
วงจรกาเนดิ เสียงดนตรวี งจรขยายสัญญาณเสียงและวงจรเฟสลอ็ กลูปวงจรกาเนิดเสียงดนตรีวงจรกาเนดิ

เสยี งดนตรีทใี่ ชไ้ อซีเรยี กวา่ ไอซีเมโลด้ี (Melody Generator IC) มปี ระโยชนม์ ากใชห้ ลักการของหนว่ ยความจา
ดิจติ อล (Digital Memory) ซ่ึงเปน็ หน่วยความจาถาวร (Read Only Memory, ROM) ท่ีเก็บข้อมลู สาคัญไว้โดย
ขอ้ มูลเหลา่ นีม้ าจาก บรษิ ัท ผผู้ ลิตหรอื จากโรงงานท่ีได้ลงข้อมลู โปรแกรมไวแ้ ลว้ โดยผู้ใช้จะไมส่ ามารถเปลีย่ นแปลง
ขอ้ มูลดงั กล่าวได้ไอซีเมโลดมี้ ีหลายเบอร์มากและท่ีนาเสนอนเี้ ปน็ เบอร์ UM66T มีขาใชง้ าน 3 ขาคือขา 1 ทาหน้าที่
เปน็ วงจรทางดา้ นเอาต์พุตเรียกว่าขาเอาตพ์ ุตขา 2 ทาหนา้ ทร่ี ับแรงดันไฟฟ้า +3 V และขา 3 ทาหนา้ ที่เปน็ กราวด์
ของระบบแสดงดังรูป

วงจรเสียงปลกุ ยามเชา้ ท่ีใชไ้ อซี UM66T แสดงดังรูป มีรายละเอียดดังนี้
1. เมื่อโยกสวิตช์ S, ไปที่ตาแหน่ง 1 ทาให้ IC ได้รบั แรงดันไฟฟ้า +3 V เขา้ สูร่ ะบบทาให้ทรานซิสเตอร์

Q2 นากระแสไฟฟ้าน่ันแสดงว่า ณ เวลานี้จะมีเสยี งเพลงปรากฏท่ีลาโพงตลอดเวลาตราบใดที่ S1 ยงั ไม่เปลีย่ น
ตาแหน่ง

2. เม่ือโยกสวิตช์ S1ไปท่ีตาแหนง่ 2 แล้วมีแสงแดด (Daylight) มาตกกระทบท่ตี วั ตา้ นทานไวแสง
เรียกว่าแอลดีอาร์ (Light Dependent Resistor, LDR) ทาใหค้ ่าความต้านทานของ LDR ลดลงกระแสไฟฟา้ เบส
อินพตุ ของ Q1 ก็จะไหลได้มากข้นึ ศักยไ์ ฟฟ้าทข่ี าอิมิตเตอร์ของ Q1 มีค่าสูงเทา่ กับ + 3V เพ่ือจ่ายแรงดันไฟฟา้ ใหก้ ับ
ขา 2 ของ IC มคี ่าเท่ากับ + 3V ดว้ ย IC จึงกาเนดิ เสยี งดนตรสี ง่ ให้กบั Q2 ขยายเสยี งสง่ ออกทางลาโพง

3. เมื่อโยกสวติ ช์ S ไปที่ตาแหน่ง 2 แตไ่ มม่ ีแสงมาตกกระทบทแี่ อลดอี าร์ (แอลดอี ารอ์ ยู่ในท่มี ืด) ทาให้
คา่ ความต้านทานของ LDR สูงข้ึนศกั ย์ไฟฟ้าทข่ี าเบสของทรานซสิ เตอร์ Q1 มีคา่ ลดลงเป็นศูนย์ Q1 อย่ใู นสภาวะเปิด
วงจรสง่ ผลใหข้ าอิมิตเตอรข์ อง Q1 มีศกั ย์ไฟฟ้าเทา่ กับศูนย์ทาให้ขา 2 ของ IC ไม่ไดร้ บั แรงดันไฟฟา้ +3 V IC จงึ หยดุ
ทางาน Q2 ก็จะหยดุ ทางานด้วยส่งผลใหไ้ มม่ ีเสียงออกจากลาโพง

4. ทรานซิสเตอร์ Q1 ทาหน้าท่เี ป็นสวิตซ์โดยมี R1 ทาหน้าทกี่ าหนดไฟฟ้าเบสอินพตุ ใหก้ ับ Q1 มี, ทา
หนา้ ท่ีสารองแรงดันไฟฟ้าใหก้ ับขา 2 ของ IC ขณะที่ทรานซิสเตอร์ Q2 ทาหนา้ ท่ขี ยายสัญญาณเสียงส่งออกทาง
ลาโพงโดยมี R2 ทาหน้าท่ี จากดั การไหลของกระแสไฟฟา้ เบสอนิ พตุ ให้กับ Q2
วงจรขยายสญั ญาณเสียง
วงจรขยายสญั ญาณเสียงท่ีใชไ้ อซีเรยี กวา่ ไอซีออดโิ อแอมปลิฟายเออร์ (Audio Amplifier IC) มปี ระโยชน์มากในการ
ขยายสัญญาณเสยี ง

ไอซีออดิโอแอมปลิฟายเออรม์ ีหลายเบอร์มาก แตท่ ีน่ ่าสนใจคอื เบอร์ LM386 ทาหน้าท่เี ป็นภาคขยายกาลัง (Power
Amplifier) มีขาใชง้ าน 8 ขาแสดงดังรูป

โครงสร้างและตาแหน่งขาไอซีเบอร์ LM386

ไอซเี บอร์ LM386
ขา 1 กบั ขา 8 ทาหน้าที่กาหนดอัตราขยายแรงดันไฟฟ้า
ขา 2 เปน็ ขาอนิ พตุ ทก่ี ลับเฟส (Inverting Input)
ขา 3 เป็นขาอินพตุ ทีไ่ ม่กลับเฟส (Non-inverting Input)
ขา 4 เปน็ กราวดท์ าหน้าทร่ี บั แรงดันไฟฟ้าลบ
ขา 5 เป็นขาเอาต์พุต
ขา 6 ทาหน้าท่ีรบั แรงดนั ไฟฟ้า + Vs
ขา 7 ทาหน้าทบ่ี ายพาส (Bypass) หรอื กาจดั สญั ญาณรบกวนความถ่สี ูงไม่ใหเ้ กิดข้ึนกบั ระบบ

การนาไอซีเบอร์ LM386 ทาหน้าทเี่ ปน็ วงจรภาคขยายกาลังมีกาลังไฟฟ้า 550 mW แสดงดงั รูป มี
รายละเอียดดังน้ี
1. สัญญาณเสียงเอาต์พุตที่ได้จากวงจรปรแี อมปลิฟายเออร์หรือวงจรโทนคอนโทรลสง่ ผา่ นทางตัวเก็บประจไุ ฟฟ้า
C1 (C1 ทาหนา้ ที่คปั ปลิงสัญญาณเสียง) เขา้ ไปที่ P1 (P1 เป็นโพเทนชโิ อมิเตอร์ทาหนา้ ที่ปรบั ค่าความต้านทานได้
ระหว่าง 0 Ω ถึง 10 kΩ) เพ่ือทาหนา้ ที่เรง่ และลดเสียงให้กับระบบโดย IC1 จะทาการขยายสัญญาณเสยี งแบบไม่
กลับเฟสแล้วส่งออกทางขา 5 ของตัวมนั เองแล้วคัปปลิงเอาตพ์ ุตผ่าน C5 เพ่ือจะถ่ายทอดสญั ญาณเสยี งส่งออกทาง
ลาโพง
2. ตวั เกบ็ ประจุไฟฟ้า C3 ท่ตี อ่ บริเวณขา 1 กบั ขา 8 ของ IC1 ทาหน้าทกี่ าหนดคา่ อัตราขยายแรงดันไฟฟ้า 200 เท่า
โดยมตี ัวเกบ็ ประจุไฟฟา้ C2 ทาหนา้ ทกี่ าจัดสัญญาณรบกวนความถีส่ งู มี R1 กับ C4 ทาหนา้ ทเี่ ปน็ วงจรบูเชร็อต
เน็ตเวิรก์ (Boucherot Network) เพื่อปอ้ งกนั วงจรขยายเสียงไม่ให้เกดิ การออสซลิ เลต (กาจดั สญั ญาณรบกวน
ความถส่ี ูงไม่ใหผ้ ่านออกไปทล่ี าโพง)
3. ระบบการขยายสญั ญาณเสียงจัดการขยายแบบโอทีแอล (Output Transformer Less, OTL) มขี อ้ สงั เกตคือ
ลาโพงจะต่ออนุกรมกับตวั เกบ็ ประจไุ ฟฟ้าคปั ปลิงเอาต์พุต (Output Coupling Capacitor) C5 ทาใหแ้ รงดนั ไฟฟ้า
ตรงทข่ี า 5 ของ IC1 เมอ่ื วดั เทียบกับกราวด์มีค่าเท่ากับครง่ึ หนึ่งของแหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟ้าสมมติใชแ้ รงดันไฟฟ้า
เท่ากับ +6 V จะทาใหแ้ รงดันไฟตรงทีข่ า 5 ของ IC1 (ขัว้ บวกของ C5 เมื่อวดั เทยี บกบั กราวด์) มคี ่าเท่ากับ +3 V
และถ้าใช้แหล่งจ่ายแรงดนั ไฟฟ้าเทา่ กบั +9 V จะทาใหแ้ รงดันไฟฟ้าตรงที่ขา 5 ของ IC1 มีคา่ เท่ากบั +4.5 V เสมอ

วงจรเฟสล็อกลูปวงจรเฟสล็อกลปู (Phase Lock Loop, PLL)
มีหนา้ ท่ลี ็อกความถ่ใี ห้ออกไปทางด้านเอาต์พุตภายในระบบเฟสลอ็ กลปู น้ีประกอบด้วยระบบเฟสดเี ท็กเตอร์

(Phase Detector,PD) ระบบกรองความถีต่ ่า (Low Pass Filter, LPF) และระบบแรงดันไฟฟา้ ควบคุมความถอื อส
ซลิ เลเตอรท์ ี่เรียกว่าวงจรวซี โี อ (Voltage Control Oscillator, VCO) อธิบายรายละเอียดดังน้ี
1.เฟสดเี ท็กเตอร์
เฟสดีเท็กเตอร์คือวงจรผสมคลนื่ สาหรบั ใชใ้ นการเปรยี บเทียบความถ่ีที่เขา้ มาทางด้านอนิ พุต ระบบเฟสดีเท็กเตอร์น้ี
เรยี กอีกอย่างหน่ึงวา่ ระบบเฟสคอมพาราเตอร์ (Phase Comparator) โดยเอาตพ์ ุตของวงจร PD จะออกมาในรปู
ของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแรงดนั ไฟฟา้ กระแสตรงทอ่ี อกมาจากวงจร PD ยอ่ มขึน้ อยู่กับมุมเฟส (Phase Angle)
ของสัญญาณอนิ พุตแต่ละสัญญาณและนนั่ ก็หมายความวา่ หากมุมเฟสของสัญญาณเกดิ การเปล่ยี นแปลงจะทาให้
แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงท่ีออกมาจากวงจร PD นีย้ อ่ มเปลี่ยนแปลงด้วยซง่ึ พืน้ ฐานของระบบเฟสดีเท็กเตอรแ์ สดงดัง
รูป

จากรปู เปน็ การอธบิ ายถึงมุมเฟสระหว่างสัญญาณไซน์ 2 สญั ญาณทีเ่ ข้ามาทางอินพตุ เมอ่ื สัญญาณทงั้ สองดงั กลา่ ว
ได้ขบั วงจรเฟสดีเทก็ เตอร์ กจ็ ะทาให้เกดิ แรงดนั ไฟฟ้าตรงออกมา ซง่ึ แรงดนั ไฟฟ้าตรงย่อมขน้ึ อยู่กับมุมเฟสเปน็
สาคญั กล่าวคอื เมอื่ มมุ เฟส  เท่ากับศนู ย์ (สัญญาณอินพุตทั้งสองสญั ญาณมีเฟสเหมือนกนั ) จะทาใหค้ า่
แรงดนั ไฟฟา้ ตรงที่ได้มคี ่าสงู สุด (Vmax) แต่ถ้าหากวา่ มุมเฟสมกี ารเพิ่มข้ึนจากศูนย์องศาถงึ มมุ 180° ลักษณะอยา่ งน้ี
จะทาให้ระดับแรงดันไฟฟา้ ตรงมคี า่ ต่าท่สี ุด (Vmin) และเม่ือมมุ เฟส  เทา่ กบั 90° จะทาให้แรงดนั ไฟฟ้าตรงท่ีได้มา
จากผลเฉล่ยี ของแรงดนั ไฟฟา้ ต่าสุดกับแรงดนั ไฟฟ้าสูงสุด น่นั คือแรงดันไฟฟ้าตรง VDC = (Vmax+Vmin)/2
ยกตวั อย่างเชน่ กาหนดวงจร PD มแี รงดนั ไฟฟ้าสูงสดุ 10 V มแี รงดนั ไฟฟ้าต่าสดุ เท่ากับ 5V หากว่าสัญญาณอนิ พตุ
ท้ังสองดงั กล่าวเกดิ การอนิ เฟส (Inphase) มุม  จะมีคา่ เทา่ กับศูนย์ จะทาใหแ้ รงดันไฟฟา้ ตรงที่ออกมาจากวงจร

PD มคี ่าเทา่ กับ 10 V แต่ถา้ หากวา่ สญั ญาณอนิ พุตทงั้ สองท่ีเขา้ มาเกิดการต่างเฟสกนั อยู่ 90° จะทาให้แรงดันไฟฟา้
ตรงมีค่าเท่ากบั 7.5 V (ซึง่ แรงดนั ไฟฟา้ 7.5 V นม้ี าจาก (10 + 5) / 2 = 7.5 V) และถา้ หากวา่ สญั ญาณอินพุตเกิด
ต่างเฟสเท่ากบั 180° ลกั ษณะเชน่ น้ยี อ่ มจะทาให้แรงดันไฟฟ้าตรงมคี ่าต่าสุด น่ันคอื 5 V จงึ สรุปไดว้ ่าระดับ
แรงดันไฟฟา้ ตรงท่ีออกมาจากวงจร PD จะมีค่าลดลงเม่ือมุมเฟสของสัญญาณเพ่ิมสงู ข้นึ
2. โวลเตจคอนโทรลออสซิลเลเตอร์
การนาแรงดนั ไฟฟา้ ตรงไปควบคมุ ความถ่อี อสซิลเลเตอร์เรียกว่าวงจรวซี โี อ (VCO) มาจากคาวา่ โวลเตจคอนโทรล
ออสซิลเลเตอร์ (Voltage Control Oscillator) สงิ่ สาคญั สาหรบั วงจร VCO ก็คือจะตอ้ งนาแรงดันไฟฟ้าดซี ีอนิ พุต
ไปควบคมุ ความถ่ีออสซลิ เลเตอรท์ างด้านเอาต์พตุ ให้ได้ ในการทดลองนเ้ี ราพบว่าหากเพม่ิ แรงดันไฟฟา้ ตรงจะทาให้
ความถ่ขี อง VCO นน้ั มคี ่าลดลงแสดงดงั รูป

(ก) แรงดนั ไฟฟ้าตรงทาํ ให้เกดิ ความถี่ fx

(ข) ความถี่ VCO จะแปรผกผนั กับแรงดนั ไฟฟา้ ตรง
รปู ภาพแสดงการนาํ แรงดันไฟฟ้าตรงไปควบคุมความถ่ี fx โดยผา่ นระบบ VCO

3. ระบบเฟสล็อกลูป
บล็อกไดอะแกรมของระบบเฟสล็อกลปู แสดงดังรปู ภาพแสดงด้านลา่ ง พบวา่ สญั ญาณอินพตุ ทีเ่ ข้ามากาหนดญาณ
เป็น fx ซ่งึ ความถี่ fx นี้เปน็ หนึ่งในสัญญาณอนิ พุตท่เี ข้ามาทางเฟสดเี ท็กเตอร์ส่วนความถี่อีกชดุ หน่งึ จะมาจากวงจร
VCO ทภี่ าคเอาต์พุตของเฟสดีเทก็ เตอรจ์ ะถกู กรองความถี่ด้วยวงจรกรองความถี่ต่า (Low Pass Filter, LPF) ทาให้
เอาต์พตุ ของวงจร LPF เกิดเปน็ แรงดนั ไฟฟา้ ตรงเพื่อไปควบคมุ วงจร VCO ตอ่ ไป

(ก) ระบบเฟสลอ็ กลปู

(ข) เฟสเซอรไ์ ดอะแกรม (ค) ความถ่ีอนิ พุตสงู ข้นึ จะทาํ ใหม้ ุมเฟส  สงู ข้ึน

(ง) ความถี่อนิ พุตลดลงจะทําใหม้ ุมเฟส  ลดลง
รูปภาพแสดงระบบเฟสลอ็ กลปู ทําใหค้ วามเอาตพ์ ุตถูกล็อกไว้

ระบบของการป้อนกลับจะล็อกความถ่ี VCO ใหเ้ ข้าไปที่อินพตุ เม่ือระบบของ PL นีท้ างานอย่าง
ถูกต้อง จะทาใหค้ วามถี่ VCO มีคา่ เทา่ กับความถ่อี นิ พุต fx กล่าวอย่างง่ายกค็ ือความถ่ี VCO จะเหมือนกบั สญั ญาณ
ท่เี ขา้ มาทางอนิ พุตทุกประการ ดังนั้น ท่ีวงจรเฟสดเี ท็กเตอร์กจ็ ะมีสญั ญาณอินพุต 2 สญั ญาณทีม่ ีความถ่เี ทา่ กัน ทา
การเปรยี บเทียบกันมุมเฟสระหว่างสญั ญาณอินพุตท้ังสองนี้ ทาให้เกิดแรงดนั ไฟฟ้าตรงขึน้ มา
จากรูป (ข) แสดงเฟสเซอร์ไดอะแกรมระหว่างสัญญาณอินพุตกบั ความถี่ VCO ถา้ ความถี่อินพตุ เกดิ การเปลยี่ นแปลง
ระบบของความถ่ี VCO ก็จะพยายามทาความถใ่ี ห้เท่ากับความถ่อี ินพตุ ท่เี กิดการเปล่ียนแปลง กลา่ วอยา่ งง่ายก็ คือ
ความถี่ VCO จะต้องทาให้เฟสตรงกันกับความถีท่ ่ีเข้ามาทางอนิ พุต เช่น หากความถี่อินพุต fx เพิม่ ขนึ้ เล็กน้อย ดงั

รปู (ค) จะทาใหไ้ ม่มีแรงดันไฟฟา้ ดซี เี อาต์พุตออกมาจากเฟสดีเท็กเตอร์ เพราะตอนนี้มมุ เฟสของมนั สูงข้นึ แน่นอน
ว่าวงจร VCO จะตอ้ งทาความถีใ่ ห้สงู ขึน้ เท่ากบั ความถี่อนิ พุต fx ทเี่ พ่มิ ขึ้น
ในทางตรงกันข้าม หากความถี่ fx เปล่ียนแปลงไปในทางที่ลดลง จะทาใหม้ ุมเฟสระหวา่ งความถ่ีอินพตุ กบั ความถ่ี
VCO มคี า่ ลดลงด้วยเชน่ กนั จงึ ทาให้แรงดนั ไฟฟา้ ดีซที ่ีออกมาจากวงจรเฟสดเี ทก็ เตอร์น้ันมคี า่ สูงมาก เหตผุ ลนี้
ความถ่ี VCO ก็จะต้องทาความถ่ีใหต้ า่ ลงเทา่ กบั ความถี่อินพุต fx ที่ลดลงด้วยทาใหค้ วามถี่ VCO เท่ากับความถี่
อินพตุ fx ตลอดเวลา
ความถี่ที่ถูกล็อกไว้เรยี กวา่ ล็อกเรนจ์ (Lock Range, BL) คือยา่ นความถขี่ อง VCO ทเ่ี ปลย่ี นแปลงไดห้ าได้จาก BL
= fmax – fmin เมือ่ กาหนดให้ fmax คือความถส่ี งู สุด และ fmin คือความถ่ตี ่าสุดของ VCO สมมตวิ า่ กาหนด
ความถ่วงจร VCO ท่ีสามารถเปลีย่ นแปลงระหว่าง 40 kHz ถึง 60 kHz ไดจ้ ะทาให้ความถ่ที ถี่ ูกลอ็ กไว้คือ BL = 60
kHz – 40 kHz = 20 kHz ณ เวลาน้ีระบบเฟสลอ็ กลปู จะถูกล็อกความถ่สี ่งผลให้ความถ่ีอินพตุ fx สามารถทีจ่ ะ
เปล่ียนแปลงระหวา่ ง 40 kHz ถงึ 60 kHz ได้

(ก) การผสมคล่ืนแบบ FM ซึง่ ค่าความจุ C เปลีย่ นแปลงจะทาํ ให้ความถ่ีเปลี่ยนแปลง

(ข) สัญญาณ FM ทีเ่ กดิ การถแี่ ละห่างสลับกนั ไป
รูปภาพแสดงการผสมคลน่ื ทางความถี่ในเครื่องรับ – สง่ วิทยุ FM

จากรูป (ก) แสดงวงจรออสซลิ เลเตอร์แบบแอลซี (LC Oscillator) โดยถ้าหากว่าคา่ ความจุไฟฟ้าของตัว
เก็บประจุไฟฟา้ เกดิ การเปลยี่ นแปลง นัน่ ก็หมายความว่า ความถ่อี อสซลิ เลเตอร์กจ็ ะเกิดการเปลย่ี นแปลงดว้ ย
สาหรบั รูป (ข) แสดงให้เห็นสัญญาณเอาตพ์ ุตของ FM ซ่ึงถ้าหากวา่ สัญญาณไซน์เกิดการเปลีย่ นแปลงด้วยความถี่ 1
kHz ลักษณะเชน่ นจ้ี ะทาให้ความถ่ีในการผสมคลื่นเปลี่ยนแปลงไปท่ีความถี่ 1 kHz ด้วย เราจึงนาสัญญาณเอฟเอ็มท่ี
ไดด้ งั รปู (ข) ไปเข้าท่ีอินพุตของวงจร PLL จึงทาใหเ้ กิดภาคเอฟเอม็ สเตอริโอมัลตเิ พลก็ ซ์ (FM Stereo Multiplex)
ขน้ึ ในเคร่ืองรับ – ส่งวทิ ยุ FM ดงั กลา่ ว

จากรปู ภาพแสดงดังรูปด้านลา่ ง แสดงวงจรภายในของไอซเี บอร์ NE565 ซึ่งเป็นไอซีทาหน้าที่ เฟสล็อก
ลูป มขี า 2 กับขา 3 ทาหนา้ ท่ีเป็นอินพตุ สงั เกตวา่ ที่ขา 2 กบั ขา 3 ของไอซตี ัวน้เี ป็นทางเข้าของสญั ญาณอนิ พตุ ที่
แตกต่างของวงจรเฟสดีเท็กเตอร์ ถา้ หากว่าต้องการใช้อินพุตเพียงสญั ญาณเดียวก็ให้ต่อเขา้ ทขี่ า 2 สว่ นขา 3 จะตอ้ ง
ตอ่ กับกราวด์ สาหรับขา 4 คือ ล็อกความถ่ีเอาต์พตุ (Locked Output) สว่ นขา 5 คอื อินพตุ ของ
ความถี่ VCO ในทางปฏบิ ัติจะตอ่ ขา 4 เข้ากับขา 5 สง่ ผลให้เอาต์พุตของ VCO กลายมาเปน็ อินพตุ ของวงจรเฟส
ดเี ทก็ เตอร์ ทาให้ความถท่ี ่ีถูกลอ็ กสง่ ออกไปท่ีขา 4 ของไอซีดังกลา่ ว

รูปภาพแสดงภายในไอซี PLL เบอร์ NE555

รปู ภาพแสดงไอซีเบอร์ NE565

อย่างไรกต็ ามไอซเี บอร์ NE565 มขี าใชง้ าน 14 ขามีขา 10 ได้รบั แรงดันไฟฟ้า + VCC มขี า 1 ไดร้ บั แรงดนั ไฟฟ้า -VCC
(กราวด์) ตัวต้านทานภายนอก RT กบั ตวั เก็บประจุไฟฟ้าภายนอก CT ทาหน้าท่กี าหนดของวงจร VCO คือ f0
หมายถึง ความถีฟ่ รรี นั นิ่ง (Free Running Frequency) ของวงจร VCO

f0 = 0.3/RTCT ............... (1)

ตัวต้านทาน RT กับตวั เกบ็ ประจไุ ฟฟ้า CT ถูกเลือกใช้เพื่อจะผลติ ความถี่ VCO ไว้ทจ่ี ุดกึ่งกลางของยา่ นความถเี่ ข้ามา
ทางด้านอนิ พุต
สมมตติ อ้ งการล็อกความถี่อนิ พตุ มีค่าระหวา่ ง 60 kHz ถงึ 80 kHz

ความถีก่ ลาง fo = ((60 103) + (80 103)) = 70 kHz

2

ดังนน้ั ความถี่กลาง f0 ของสัญญาณวิทยุ FM จงึ มคี า่ เท่ากับ 70 kHz
จากสมการท่ี (1) กาหนด RT = 10 K และ CT = 0.43 nF

จะได้ความถ่ีกลาง fo = 0.3/RTCT = 0.3 / ((10 x 103) (0.43 x 10-9))
 fo = 70 k