การทดลองที่ 4.2

การต่อวงจรสําหรับเปรียบเทียบช่วงแรงดัน

วัตถุประสงค์

• ฝึกต่อวงจรโดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้และไอซี LM393N
• ต่อวงจรโดยใช้ไอซี LM393N ที่มีตัวเปรียบเทียบแรงดันสองตัว เพื่อเปรียบเทียบแรงดันอินพุตกับแรงดันอ้างอิงโดยแบ่งเป็นสองระดับ

รายการอุปกรณ์

แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด)	1 อัน
ไอซีเปรียบเทียบแรงดันเบอร์ LM393N	1 ตัว
ตัวต้านทานปรับค่าได้แบบ 3 ขา ขนาด 10kΩ หรือ 20kΩ	1 ตัว
ตัวต้านทาน 10kΩ	4 ตัว
ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω	1 ตัว
ไดโอดเปล่งแสง (LED) ขนาด 5 มม.	1 ตัว
สายไฟสําหรับต่อวงจร	1 ชุด
มัลติมิเตอร์	1 เครื่อง
แหล่งจ่ายแรงดันควบคุม	1 เครื่อง
เครื่องกําเนิดสัญญาณแบบดิจิทัล	1 เครื่อง
ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล	1 เครื่อง

ขั้นตอนการทดลอง

1. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซี LM393N ตามผังวงจรในรูปที่ 4.2.1 และป้อนแรงดัน
   ไฟเลี้ยง VCC= +5V และ Gnd จากแหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน
2. ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน V1 และ V2 เทียบกับ Gnd ของวงจรตามลําดับ แล้วจดบันทึกค่าที่ได้สร้างสัญญาณแบบสามเหลี่ยม(Triangular Wave) ให้อยู่ในช่วงแรงดั น0V ถึง5V โดยใช้เครื่อง
3. กําเนิดสัญญาณ (Function Generator) โดยกําหนดให้ Vpp = 5V (Peak-to-Peak Voltage) และ
   แรงดัน Offset = 2.5V และความถี่ f = 1kHz เพื่อใช้เป็นสัญญาณอินพุต Vin สําหรับวงจร
4. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณโดยใช้ช่อง A สําหรับวัดสัญญาณที่มาจากเครื่องกําเนิดสัญญาณ (Vin) และช่อง B สําหรับวัดสัญญาณเอาต์พุตที่ขาหมายเลข 1 (V3) ของตัวเปรียบเทียบแรงดัน (บันทึกภาพที่ได้จากออสซิลโลสโคป เพื่อใช้ประกอบการเขียนรายงานการทดลอง)
5. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A สําหรับวัดสัญญาณที่มาจากเครื่องกําเนิดสัญญาณ (Vin)  และช่อง B สําหรับวัดสัญญาณเอาต์พุตที่ขาหมายเลข 7 (V4) ของตัวเปรียบเทียบแรงดัน (บันทึกภาพที่ได้จากออสซิลโลสโคป เพื่อใช้ประกอบการเขียนรายงานการทดลอง)
6. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามผังวงจรในรูปที่ 4.2.2 โดยตัวต้านทานปรับค่าได้ขนาด 10kΩ หรือ 20kΩ
7. ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน Vin ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ แล้วสังเกตสถานะของการติด/ดับของ LED1 ให้จดบันทึกค่าแรงดัน Vin ที่ทําให้ LED1 เกิดการเปลี่ยนสถานะติด/ดับ
8. เขียนรายงานการทดลอง ซึ่งประกอบด้วยคําอธิบายการทดลองตามขั้นตอน ผังวงจรที่ถูกต้องครบถ้วนตามหลักไฟฟ้า (ให้วาดด้วยโปรแกรมCadsoft Eagle) รูปถ่ายของการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด
   รูปคลื่นสัญญาณที่วัดได้จากออสซิลโลสโคปตามโจทย์การทดลอง และตอบคําถาม
   ท้ายการทดลอง

รูปที่4.2.1: ผังวงจรสําหรับต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดันสองชุด

รูปที่4.2.2: ผังวงจรสําหรับต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบช่วงแรงดัน

ผลการทดลอง

ภาพขณะต่อวงจร

ภาพวงจรเมื่อต่อเสร็จแล้ว

ภาพขณะทำการวัดค่าแรงดัน

ภาพการวัดเอาต์พุตด้วยเครื่องออสซิโลสโคปที่ขา 1 ของไอซี lm393n

ภาพการวัดเอาต์พุตด้วยเครื่องออสซิโลสโคปที่ขา 7 ของไอซี lm393n

คําถามท้ายการทดลอง

1. แรงดัน V1 และ V2 มีค่าประมาณ 1.68 โวลต์ และ 3.36 โวลต์ ตามลําดับ
2. แรงดัน Vin จะต้องมีค่าอยู่ในช่วง 3.52 ถึง 5 โวลต์ และ 0 ถึง 3.36 โวลต์ จึงจะทําให้แรงดัน V3 ที่ขาหมายเลข 1 ของ LM393N (วงจรในรูปที่ 4.2.1) ได้ลอจิก LOW และ HIGH ตามลําดับ
3. แรงดัน Vin จะต้องมีค่าอยู่ในช่วง 0 ถึง 1.68 โวลต์ และ 1.68 ถึง 5 โวลต์ จึงจะทําให้แรงดัน V4 ที่ขาหมายเลข7 ของ LM393N (วงจรในรูปที่4.2.1) ได้ลอจิกLOW และ HIGH ตามลําดับ
4. แรงดัน Vin ที่ได้จากการหมุนปรับค่าของตัวต้านทานปรับค่าได้ จะต้องมีค่าอยู่ในช่วงใด จึงจะทําให้ LED1 สว่าง
   Ans LED1 จะติดเมื่อแรงดัน V_inอยู่ในช่วง 0-1.7 V และช่วง 3.37-5 V นอกจากนี้ LED1 จะดับ