บทที่ 2 อินติเกรเตอร์ และ ดิฟเฟอเรนติเอเตอร์

เนื้อหาประจำบท 2.1 วงจรกรองความถี่ต่ำผ่านแบบ RC

2.1 วงจรกรองความถี่ต่ำผ่านแบบ RC (RC Low - Pass Filter Circuit) เป็นวงจรกรองความถี่ต่ำผ่านแบบเบื้องต้น อาศัยคุณสมบัติการทำงานของ R และ C ในการกำหนดย่านความถี่ต่ำผ่านออกเอาต์พุตที่ย่านความถี่หนึ่ง ถ้าความถี่ที่ป้อนเข้ามา มีค่าความถี่สูงกว่าความถี่ที่กำหนด วงจรจะไม่ยอมให้ค่าความถี่นั้นผ่านออกเอาต์พุต ความถี่ที่ถูกกำหนดไม่ให้ผ่านเรียกว่า ความถี่คัตออฟ (Cut off Frequency)

รูป วงจรกรองความถี่ต่ำผ่านแบบ RC

Av ย่านความถี่ผ่าน ย่านความถี่ไม่ผ่าน จุดคัตออฟ f ความถี่คัตออฟ (FCH) 1.0 0.707 จุดคัตออฟ 0.01 f ความถี่คัตออฟ (FCH)

ตัวอย่างที่ 2.1 จากรูปจงหาค่าความถี่คัตออฟของวงจร = 4.7 KΩ i 0.002μF

วิธีทำ จาก fCH = 1 2πRC เมื่อ R = 4.7 KHz , C = 0.002μF และ π = 3.14 2 x 3.14 x 4.7 x10 x 0.002 x 10 = 1 0.06 x 10 = 16.67 x 10 fCH = 16.67 KHz 3 -6 -3 3

ตัวอย่างที่ 2.2 จากตัวอย่างที่ 2.1 ถ้าสัญญาณ Ei มีความถี่ใช้ งาน 4 KHz จงหาอัตราขยายแรงดันของวงจร วิธีทำ จาก AVL = 1 √1 + (fu / fCH) เมื่อ fu = 4 KHz , fCH = 16.67 KHz แทนค่า AVL = 1 √1 + ( 4 x 10 ) (16.67 x 10 ) AVL = 1 √1 + (0.24 ) 2 3 2 3 2

AVL = 1 √1 + 0.0576 √ 1.0576 1.028 AVL = 0.972

แบบทดสอบที่ 2.1 จากรูปจงหาค่าความถี่คัตออฟของวงจร และถ้าสัญญาณ Ei มีความถี่ใช้งาน 15 KHz จงหาอัตราขยาย แรงดันของวงจร = 6.8 KΩ i 0.001μF

2.2 วงจร RC อินติเกรเตอร์ รูป วงจร RC อินติเกรเตอร์

การเปลี่ยนแปลงสัญญาณเอาต์พุตตามค่าเวลาคงที่ของวงจรแบ่งได้ดังนี้ 1.เวลาคงที่น้อย (Short Time Constant) เป็นเวลาคงที่ ที่มีค่าช่วงเวลาพัลส์เป็น 10 เท่าหรือมากกว่า 10 เท่าของช่วงเวลาคงที่ของวงจร RC อินติเกรเตอร์ 2. เวลาคงที่ปานกลาง (Medium Time Constant) เป็นเวลาที่ ที่มีค่าช่วงเวลาพัลส์อยู่ระหว่าง 1/10 เท่า ถึง 10 เท่า ของช่วงเวลาคงที่ของวงจร RC อินติเกรเตอร์ 3. เวลาคงที่มาก (Long time Constant) เป็นเวลาคงที่ ที่มีค่าช่วงเวลาพัลส์ไม่เกิน 1/10 เท่า หรือน้อยกว่า 1/10 เท่า ของช่วงเวลาคงที่ของวงจร RC อินติเกรเตอร์

2.3 วงจรกรองความถี่สูงผ่านแบบ RC › (RC Hight - Pass Filter Circuit) เป็นวงจร กรองความถี่สูงผ่านแบบเบื้องต้น ที่อาศัยคุณสมบัติ ของ R และ C ในการกำหนดย่านความถี่สูงผ่านออก เอาต์พุตที่ย่านความถี่หนึ่ง › ถ้าความถี่ที่ป้อนเข้ามา ต่ำกว่าระดับความถี่ที่กำหนด วงจรจะไม่ยอมให้ความถี่นั้น ผ่านออกเอาต์พุต › ความถี่ที่ถูกกำหนดไม่ให้ผ่านนี้เรียกว่า “ความถี่คัตออฟ”

รูป วงจรกรองความถี่สูงผ่านแบบ RC

Av ย่านความถี่ไม่ผ่าน ย่านความถี่ผ่าน จุดคัตออฟ f ความถี่คัตออฟ (FCL) 1.0 0.707 จุดคัตออฟ 0.01 f ความถี่คัตออฟ (FCL)

แบบทดสอบที่ 2.2 จากรูปจงหาค่าความถี่คัตออฟของวงจร =0.056μF i 33 KΩ

แบบทดสอบที่ 2.3 จากแบบทดสอบที่ 2.2 ถ้าสัญญาณ Ei มีความถี่ใช้งาน 450 Hz จงหาอัตราขยายแรงดันของวงจร แบบทดสอบที่ 2.4 จากรูปจงหาค่าความถี่คัตออฟของวงจร และถ้าสัญญาณ Ei มีความถี่ใช้งาน 400 Hz จงหาอัตรา ขยายแรงดันของวงจร =0.033μF 47 KΩ

2.4 วงจร RC ดิฟเฟอเรนติเอเตอร์ (RC Differentiator) วงจรที่ประกอบด้วย R และC ใช้งานเหมือนวงจรกรองความถี่สูงผ่านแบบ RC นำไปใช้กับสัญญาณไฟฟ้าเฉพาะรูปคลื่นสี่เหลี่ยม วงจรสามารถทำให้คลื่นสี่เหลี่ยมผ่านออกเอาต์พุตเปลี่ยนรูปไปเป็นสัญญาณคลื่นดิฟเฟอเรนติเอตจึงเรียกวงจรนี้ว่า วงจร RC ดิฟเฟอเรนติเอเตอร์

รูป วงจร RC ดิฟเฟอเรนติเอเตอร์

การตอบสนองสัญญาณขั้นบันไดของวงจร RC ดิฟเฟอเรนติเอเตอร์