สัปดาห์ที่ 13 การออกแบบวงจรนับแบบเข้าจังหวะโดยใช้ เจเค ฟลิบฟลอบ

การออกแบบวงจรนับแบบเข้าจังหวะประกอบด้วยขั้นตอนดังต่อไปนี้
1. พิจารณาว่าต้องใช้ฟลิบฟลอบกี่ตัว ซึ่งจำนวนของฟลิบฟลอบจะขึ้นอยู่กับจำนวนบิตที่ต้องการจะนับ ในตัวอย่างนี้ต้องการออกแบบวงจรนับขึ้นแบบไบนารีขนาด 3 บิต โดยเริ่มนับตั้งแต่ 000 ถึง 101 นั่นหมายความว่าต้องใช้ฟลิบฟลอบจำนวน 3 ตัว

วงจรนับใช้ เจเค ฟลิบฟลอบจำนวน 3 ตัว

เขียนสมการที่อินพุต J และ K จากตารางความจริงแล้วลดรูปสมการด้วย K-map

JC = AB

KC = A

JB = CA

KB = A

JA = 1

เขียนวงจรลอจิกของสมการที่ได้

เขียนไดอะแกรมเวลาของวงจรนับขึ้นแบบเข้าจังหวะนับ 000 ® 101

สัปดาห์ที่12 เวนน์ไดอะแกรม (Venn Diagram)

เวนน์ไดอะแกรม Venn Diagram ใช้สำหรับการแสดงความสัมพันธ์ทางลอจิก ซึ่งเกิดจากการนำความรู้ทางคณิตศาสตร์ในเรื่องของเซทมาประยุกต์แทน Switch Function หรือ Logic Function ได้ด้วยแผนผัง ซึ่งจะช่วยในการพิสูจน์หรือลดรูปฟังก์ชันเบื้องต้นได้โดยมีตัวแปรไม่เกิน 3 ตัวแปร
Venn Diagram จะประกอบด้วย รูปสี่เหลี่ยมแสดงเป็นขอบเขตและภายในกรอบสี่เหลี่ยมจะเขียนวงกลมต่าง ๆ วงกลมแต่ละวงจะแทนตัวแปรต่าง ๆ ที่อยู่ในฟังก์ชัน

1 ตัวแปร 2 ตัวแปร 3 ตัวแปร

การแทน Logic Function ด้วย Venn Diagram ทำได้โดยใช้ การมีส่วนของพื้นที่หรือไม่มีพื้นที่ ในส่วนต่าง ๆ ของ Venn Diagram เป็นตัวบ่งบอกความหมายของส่วนต่าง ๆ ในรูปแผนผัง ซึ่งมีการกระทำกันดังต่อไปนี้

ก) มีพื้นที่แลเงาทั้งสี่เหลี่ยม ใช้แทนลอจิก “1”

ข) การไม่มีพื้นที่แลเงาทั้งสี่เหลี่ยม ใช้แทนลอจิก “0”

2. เกี่ยวกับตัวแปรใด ๆ A และการกระทำของ “NOT” บนตัวแปร

ก) มีพื้นที่แลเงาอยู่ในวงกลม A ใช้แทนตัวแปร “A”
ข) มีพื้นที่แลเงาอยู่นอกวงกลม A ซึ่งแสดงว่าไม่ใช้ A ใช้แทนด้วย “A”

3. เกี่ยวกับการกระทำ “AND” และการกระทำ “OR” ของตัวแปรใด ๆ A และ B
ก) เมื่อ A “AND” B ผลที่ได้ในรูปของ Venn Diagram คือ มีพื้นที่แลเงาที่อยู่ในส่วนของวงกลม A และ วงกลม B เฉพาะส่วนที่ซ้อนกันเท่านั้น

ข) เมื่อ A “OR” B ผลที่ได้ในรูปของ Venn Diagram คือ มีพื้นที่แลเงาที่อยู่ในส่วนของวงกลม A และ วงกลม B ทั้งหมด

ตัวอย่างของ F = A×B

เราสามารถสรุปการกระทำที่เกิดจากการแลเงาเฉพาะส่วนต่าง ๆ ของการกระทำของตัวแปร 2 และ 3 ตัวแปรได้ดังรูป

โดย 0 คือ A × B โดย 0 คือ A × B ×C
1 คือ A × B 1 คือ A × B ×C
2 คือ A × B 2 คือ A × B ×C
3 คือ A × B 3 คือ A × B ×C
4 คือ A × B ×C
5 คือ A × B ×C
6 คือ A × B ×C
7 คือ A × B ×C

สัปดาห์ที่ 11 การต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อใช้ประโยชน์

การต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อใช้ประโยชน์

ในการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์เราควรจะเข้าใจการทำงานทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อช่วยให้เข้าใจการทำงานของเครื่องมือ เครื่องใช้ต่างๆ มากขึ้น และสามารถนำมาพัฒนาคุณภาพของอุปกรณ์ร่วมต่างๆ ให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ควรศึกษา ได้แก่1. การต่อวงจรตัวต้านทาน ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์การต่อตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ ต้องต่อวงจรแบบอนุกรม เพราะตัวต้านทานชนิดนี้สามามารถควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร ให้ไหลมากหรือน้อยตามต้องการได้

รูปแสดงการต่อวงจรตัวต้านทาน
2. การต่อวงจรไดโอดเปล่งแสง การต่อไดโอดเปล่งแสงในวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะต้องต่อตัวต้านทานไว้ในวงจรด้วย เนื่องจากกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยก็ทำให้ไดโอดเปล่งแสงทำงานได้ ดังนั้นจึงต้องต่อตัวต้านทานไว้ในวงจรด้วยเพื่อลดปริมาณกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านไดโอดในปริมาณที่พอเหมาะ

รูปแสดงการต่อไดโอดเปล่งแปลง
3. การต่อวงจรทรานซิสเตอร์ การที่จะทำให้ทรานซิสเตอร์ ทำงานได้ต้องจ่ายไฟให้ที่ขาเบส (B) ซึ่งเป็นขาที่มีหน้าที่ในการควบคุมกระแสไฟฟ้าที่จะไหลจากขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์ กล่าวคือหากให้กระแสไหลที่ขาเบสมาก จะทำให้กระแสไหลผ่านขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์มาก แต่ถ้าให้กระแสไหลที่ขาเบสน้อย กระแสที่จะไหลผ่านขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์น้อยลงไปด้วย ดังนั้นด้วยหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์นี้ ก็จะสามารถนำทรานซิสเตอร์ไปประกอบในวงจรต่างๆ ได้มากมาย โดยเฉพาะในวงจรที่ต้องการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร

รูปแสดงทรานซิสเตอร์
การประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน ต้องรู้จักเครื่องมือที่จะใช้เป็นอย่างดีและรู้วิธีการบัดกรี เช่น การใช้หัวแร้ง การใช้ตะกั่วบัดกรี ตลอดจนเทคนิคต่างๆ ที่ใช้ในการบัดกรีด้วยเพื่อไม่ให้เกิดการผิดพลาดในการต่อวงจร

สัปดาห์ที่ 10 สัญญาณพัลส์และพารามิเตอร์

สัญญาณพัลส์และพารามิเตอร์

1. ความรู้พื้นฐานของสัญญาณพัลส์
1. 1 ชนิดของรูปคลื่น
1.1 .1 รูปคลื่นซายน์ (Sinusoidal)
เป็นรูปสัญญาณทางไฟฟ้าที่พบเห็นมากในการทดลอง ซึ่งจะมีอยู่ 2 ลักษณะคือ ครึ่งคลื่น( Half Wave ) และเต็มคลื่น (Full Wave) ดังแสดงในรูป

ก.

ข.

รูปที่ 1.1 แสดงรูปคลื่นซายน์ที่ได้จากการตัดรูปคลื่น
(ก) รูปคลื่นซายน์แบบครึ่งคลื่น ( Half Wave )
(ข) รูปคลื่นซายน์แบบเต็มคลื่น ( Full Wave )

1.1.2 รูปคลื่นสี่เหลี่ยม ( Rectangular )
คลื่นสี่เหลี่ยมเกิดจากระดับของแรงดันไฟตรง ที่เปลี่ยนแปลงเป็นขั้น ( Step Changes) หรือรูปคลื่นขั้นบันไดสองลักษณะคือ Positive -going Step และ Negative - going Step ดังรูปที่ 1.2 (ก) รูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีการเปลี่ยนแปลงคาบเวลาด้านบวกของสัญญาณ (t1) และคาบเวลาด้านลบ (t2) เท่ากันเราเรียกว่ารูปคลื่นจัตุรัส ( Square Wave ) ดังแสดงในรูป 1.2 (ข) ถ้ารูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีการเปลี่ยนแปลงคาบเวลาด้านบวกของสัญญาณ (t1) และคาบเวลาด้านลบ (t2) ไม่เท่ากันเราเรียกรูปคลื่นนี้ว่า รูปคลื่นพัลส์ ( Pulse Waveforms ) ดังแสดงในรูป

ก.

ข.

ค.

สัปดาห์ที่ 9 ทดลองวงจรดิจิตอล กับไอซี TTL ด้วย WinBredboard

ทดลองวงจรดิจิตอล กับไอซี TTL ด้วย WinBredboard

ระบบที่ต้องการคือWindows 3.11.4 meg of disk spaceผมใช้กับ WinME ก็ใช้งานได้ดีไม่มีปัญหาอะไรจากหน้าตาของตัวโปรแกรมจะเห็นว่ามีชุดทดลองต่างๆ เหมือนกับบอร์ดทดลองจริงๆเลย การทดลองก็เหมือนกับเราใช้บอร์ดจริงๆ นั้นแหละครับ ว่าแต่เราจักกับส่วนต่างๆ กันก่อนPrototype Boardผมมักเรียกว่า "โฟโต้บอร์ด" ไม่รู้เหมือนกันครับออกเสียง โฟโต้ เข้าไปได้ยังไง

แล้วมันใช้ยังไงหละเนี่ย ?" อาจมีคำถามแบบนี้มาจากเพื่อนๆ ที่ไม่เคยใช้ นั่นนะซินะ ไม่เคยใช้แล้วจะรู้ได้ยังไง เอ้า มาดูซิว่ามันใช้ยังไง ดูรูปนี้นะ

Logic Switch (ลอจิกสวิตช์)

ลอจิกสวิตช์จะมีอยู่ 2 ชุดให้เราเลือกใช้ ชุดที่ 1 มีสวิตช์ A B C D ชุดที่ 2 มีสวิตช์ E F G H I J K L ลอจิกสวิตช์ชุดที่ 1 สวิตช์แต่ละตัวจะมีช่องให้เราต่อใช้งาน 2 ช่อง เช่นสวิตช์ A จะมีช่อง A และ A bar ( A ที่มีขีดด้านบน ) ช่อง A จะมีสถานะตรงกับสถานะของสวิตช์ ส่วนช่อง A bar จะมีสถานะตรงข้ามกับสถานะของสวิตช์ และช่อง B C D E ก็จะเหมือนกับช่อง A ถ้ายังไม่เข้าใจเอาไว้ถึงขั้นตอนการทดลองก็จะเข้าใจเองชุดที่ 2 มีเพียงสถานะเดียว คือ ตรงกับสถานะของสวิตช์ จึงไม่มีอะไรสับสนวงจรส่วนอื่นๆ เอาไว้ต่อกันคราวหน้านะครับ

สัปดาห์ที่ 8การแปลงสัญญาณ A/D และ D/A

การแปลงสัญญาณ A/D และ D/A
การแปลงสัญญาณ A/D และ D/A
การสื่อสารข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์ สามารถสื่อสารข้อมูลได้ทุกประเภท ประกอบด้วย เสียง (Voice) อักขระข้อความ (Text), ภาพ (Image) และข้อมูลคอมพิวเตอร์ (Data) ซึ่งแต่ละข้อมูล มีลักษณะเฉพาะของสัญญาณที่แตกต่างกัน แบ่งการกระทำของข้อมูลดังนี้
1. Analog Computer
สัญญาณอนาลอกคือ สัญญาณข้อมูลแบบต่อเนื่อง (Continuouse Data) มีขนาดของสัญญาณไม่คงที่ การเปลี่ยนแปลงขนาดของสัญญาณแบบค่อยเป็นค่อยไปแปรผันตามเวลา เป็นสัญญาณที่มนุษย์สามารถสัมผัสได้ เช่น แรงดันของน้ำ
2.Digital Computer
สัญญาณดิจิตัล คือ สัญญาณข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่อง (Discrete Data) มีขนาดของสัญญาณคงที่ การเปลี่ยนแปลงขนาดของสัญญาณเป็นแบบทันที ทันใด ไม่แปรผันตามเวลา เป็นสัญญาณที่มนุษย์ไม่สามารถสัมผัสได้ เช่น สัญญาณไฟฟ้า

ความสัมพันธ์ของสัญญาณอะนาลอก ดิจิตอล และตัวแปลงสัญญาณ
สัญญาอะนาลอก (Analog) และสัญญาณดิจิตอล (Digital)ทั้งสองสัญญาณ เกี่ยวข้องกับตัวแปลงสัญญาณ (Transducer)การเชื่อมต่อระบบอนาลอกเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ จะต้องมีตัวกลางใน การแปลงเปลี่ยนจากAnalogให้เป็นสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์ เรียกว่า“ทรานส์ดิวเซอร์”(Transducer) การแปลงสัญญาณกลับไปกลับมาระหว่างสัญญาณ Analog และ Digital อาศัย "ตัวเปลี่ยนสัญญาณข้อมูล Converter"
การแปลงสัญญาณมี 2 วิธีคือ
1 การแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล
2 การแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอก
การแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล
Analog to Digital Converter (A/D)ทำหน้าที่แปลงสัญญาณข้อมูลที่มนุษย์รับรู้ สัมผัสได้ เป็นข้อมูลทางไฟฟ้า เพื่อป้อนเข้าสู่การประมวลผล จึงเป็นขบวนการหนึ่งของการรับข้อมูล (Input Unit)เป็นกระบวนการอีเลคโทรนิคส์ ที่สัญญาแปรผันต่อเนื่อง (analog) ได้รับการแปลงให้เป็นสัญญาณดิจิตอล โดยไม่มีการลบข้อมูลสำคัญผลลัพธ์ของ ADC มีลักษณะตรงข้าม คือ กำหนดระดับหรือสถานะ ตัวเลขของสถานะมักจะเป็นการยกกำลังของ 2 คือ 2, 4, 8, 16 เป็นต้น สัญญาณดิจิตอลพื้นฐานมี 2 สถานะและเรียกว่า binary ตัวเลขทั้งหมดสามารถแสดงในรูปของไบนารี ในฐานะข้อความของ หนึ่งและศูนย์
วงจรที่ใช้ในการแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นดิจิตอลมีมากมายหลายชนิด โดยทั่วไปแล้ววงจรแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นดิจิตอล (A/D converters) มีใช้งานอยู่ประมาณ 7 ชนิดคือ
1 Parallel Comparator, Simultaneous, หรือ Flash A/D converter
2 Single – Ramp หรือ Single – Slope A/D converter
3 Dual – Slope A/D converter
4 Charge balance A/D converter
5 A/D converters using Counters and D/A converters
6 Tracking A/D converters
7 Successive – Approximation A/D converters
การแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอก
Digital to Analog Converter (D/A) ทำหน้าที่แปลงข้อมูลผลลัพธ์จากการประมวลผลเป็นสัญญาณไฟฟ้า ให้เป็นสัญญาณที่มนุษย์รับรู้ได้ สัมผัสได้ เป็นการแสดงผลข้อมูล (Output Unit)digital-to-analog conversion เป็นกระบวนการซึ่งสัญญาณมีการกำหนดระดับ หรือสถานะจำนวนหนึ่ง ( ปกติ คือ 2 สถานะ) หรือสัญญาณดิจิตอล ให้เป็นสัญญาณที่ไม่จำกัดจำนวนของสถานะ หรือสัญญาณอนาลอก ตัวอย่าง กระบวนการของโมเด็มในการแปลงข้อมูลคอมพิวเตอร์ เป็นความถี่เสียง ให้สามารถส่งผ่านสายโทรศัพท์ twisted pair ในวงจรที่ทำงานให้กับฟังก์ชันนี้ เรียกว่า digital-to-analog converter (DAC) โดยพื้นฐาน digital-to-analog conversion ตรงข้ามกับ analog-to-analog conversion ถ้า analog-to-analog converter (ADC) วางอยู่ในวงจรการสื่อสารต่อจาก DAC สัญญาณดิจิตอลส่งออก จะตรงกับสัญญาณดิจิตอลนำเข้า ในกรณีที่ DAC วางอยู่ในวงจรต่อจาก ADC สัญญาณอะนาล๊อกส่งออกจะเป็นตรงกับสัญญาณอะนาล๊อกนำเข้าสัญญาณดิจิตอล แบบ binary จะปรากฏเป็นข้อความขนาดยาว ของ 1 และ 0 ซึ่งจะไม่มีความหมายต่อการอ่าน แต่เมื่อ DAC ใช้ถอดรหัสสัญญาณดิจิตอลแบบ binary จึงปรากฏผลลัพธ์ที่มีความหมาย ซึ่งอาจจะเป็น เสียง ภาพ เสียงดนตรี และกลไกการเคลื่อน
วงจรแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอกมี 2 ลักษณะดังนี้

1 แบบรวมกระแส (weighted -resistor)
2 โครงข่ายแบบ R-2R (R-2R network)
แบบรวมกระแส (weighted -resistor)
คุณลักษณะของ D/A แบบรวมกระแส
1จะต้องมีตัวต้านทานทุกอินพุทของสัญญาณดิจิตอล
2ตัวต้านทานนี้อินพุทของทุกบิทจะมีค่าเท่ากับเอาต์พุตของระดับดิจิตอลสูงสุด
3แรงเคลื่อนที่เอาต์พุตเต็มสเกลจะมีค่าเท่ากับเอาต์พุตของระดับดิจิตอลสูงสุด
4LSB จะมีน้ำหนักเป็น1/(2n-1) เมื่อ n เป็นจำนวนบิทที่อินพุท
5เมื่อ LSB เปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เอาต์พุตจะเปลี่ยนไป 1/(2n-1) เมื่อ V เป็นระดับสัญญาณดิจิตอล
โครงข่ายแบบ R-2R (R-2R network)

สัปดาห์ที่ 7ไฟฟ้ากระแส

ไฟฟ้ากระแส (Dynamic Electricity) เป็นไฟฟ้าที่สามารถส่งให้ไหลไปในตัวนำได้ ได้แก่ ไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายของการไฟฟ้า แบตเตอรี่ เซลล์ไฟฟ้า เป็นต้น ไฟฟ้ากระแสแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ

ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) ไฟฟ้ากระแสตรง หรือไฟฟ้า DC เป็นไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลทางเดียวตลอดและมีขนาดหรือปริมาณค่อนข้างคงที่ มีขั้วบาก ลบ แน่นอน ซึ่งแบ่งออกได้ 2 ชนิด คือ

ก. ไฟฟ้ากระแสตรงแบบราบเรียบ (Pure DC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่ขนาดคงที่สม่ำเสมอ ได้จาก แบตเตอรี่ เซลล์ไฟฟ้า เป็นต้น

ข. ไฟฟ้ากระแสตรงแบบกระเพื่อม (Steady DC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่มีการกระเพื่อมของแรงดัน ซึ่งได้จาก DC-Generator เป็นต้น

ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternatingt Current) ไฟฟ้ากระแสตรง หรือไฟฟ้า AC เป็นไฟฟ้าที่มีขนาดและทิศทางการไหลเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังแสดงในรูป

จากรูปจะเห็นว่าแต่ละเวลา (time ที่ 0,1,2,3,.....) ที่ผ่านไปขนาดของแรงดัน จะเปลี่ยนไปตลอดเวลา คือจะเปลี่ยนจาก 0 Volt ที่ time 0 แรงดันจะเพิ่มขึ้นไปเรื่อย ๆ จนสูงสุดทางบวก ที่ time 3 แล้วก็จะลดลงมาที่ 0 Volt อีก ขณะเดียวกันก็จะกลับขั้วการไหล (กระแสจะไหลย้อนกลับ) และมีแรงดันเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน (ทางขั้วลบ) สลับหมุนเวียนอยู่เช่นนี้เรื่อย ๆ การเปลี่ยนแปลงของแรงดันในทางบวกหนึ่งครั้งและทางลบหนึ่งครั้ง รวมเรียกว่า 1 Cycle การเปลี่ยนแปลงเช่นนี้จะเกิดขึ้นหลาย ๆ ครั้ง (Cycle) ใน 1 วินาที สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับที่เราใช้กันอยู่ตามอาคารบ้านเรือน จะเปลี่ยนแปลง 50 Cycle ต่อวินาที เราเรียนจำนวนการเปลี่ยนแปลงนี้ว่า ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ (Frequency) 50 cycle/sec หรือ 50 Herze (Hz)