เทคนิคการตรวจซ่อม
SWITCHING POWER SUPPLY
ตระกูลใช้ ไอซี STRW……. ทุกยี่ห้อ
ไฟไม่จ่าย ภาคจ่ายไฟไม่ทำงาน(ฟิวส์ไม่ขาด)
ขั้นตอนการตรวจซ่อม
1. วัดไฟ +300 V ปกติหรือไม่
2. ให้วัดไฟเลี้ยงของ IC801 ที่ขา 4 ปกติ +21V ถ้าวัดได้ 0 V
3. ให้ลอยขา 4 ของ IC801 ออก แล้ววัดค่าแรงไฟที่ลายปริ้นส์ ได้ +21V หรือไม่ได้
4. ถ้าวัดได้ +21 V พอดี สรุปได้ว่าปัญหาอยู่ที่ IC Switching IC801 เบอร์ STRW6754 เสีย
5. ถ้าหาก IC801 เสียจริง D821 ต้องช็อตด้วย D821 5.5 V
หลักการวิเคราะห์วงจรเมื่อไฟ B+ เกิน
ขั้นตอนการปฏิบัติ
1. ปลดโหลดออก เช่น ลอย H-OUT ออก
2. ให้ช็อตขา 2 ของ OPTO กับ กราวด์ของเครื่อง เปิดไฟแล้ว ทดลองวัดไฟ B+ ถ้าวัดไฟได้ค่าต่ำ ตัวเสียคือ SE…..
3. หากทำตามข้อ 2 แล้ว ไฟยังสูงอยู่ ให้ปิดสวิชท์
4. ให้ช็อตขา 3 กับ 4 ของ OPTO แล้วเปิดสวิชท์อีกครั้ง ถ้าวัดได้ไฟต่ำตัวเสียคือ OPTO แต่ถ้าไฟ B+ ยังสูง เหมือนเดิม ตัวเสีย คือ STR……..
หลักการวิเคราะห์วงจรเมื่อไฟ B+ จ่ายต่ำ
ขั้นตอนการปฏิบัติ
1. ก่อนเปิดสวิชท์ให้นำสายมิเตอร์วัดรอไว้
2. ให้หา R ค่าประมาณ 120 – 330 โอมห์ ต่อคร่อมระหว่างขา 1 กับ 2 ของ OPTO (ด้านไดโอด) ทดลองวัดไฟ B+ ถ้าวัดไฟ ได้ค่าสูงขึ้น ตัวเสียคือ SE…..
3. หากทำตามข้อ 2 แล้ว ไฟยังเหมือนเดิม SE… ไม่ใช่ตัวเสียแน่นอน เหลืออุปกรณ์ 2 ตัวคือ STRW…….. กับ OPTO
4. โดยหลักการแล้วในเมื่อไฟจ่ายต่ำวงจรอื่นๆไม่เสียแน่นอน ทดสอบโดยใช้ดิจิตอลมิเตอร์วัดแรงดันไฟที่ขา FB (6) ปกติจะวัดได้ประมาณ 0.4 V – 1.5 V ถ้าวัดได้ค่าต่ำกว่าตัวเสียคือ OPTOแต่ถ้าวัดได้ปกติ แสดงว่า STRW……. เสีย
โหลดลัดวงจรเป็นอย่างไร
โหลดของภาคจ่ายไฟจะประกอบด้วยอุปกรณ์หลัก 2 วงจร 1. B+ (90 V , 135 V, 140, )
2. SOUND
ถ้าโหลดช็อต(ลัดวงจร)
1. ปิดเครื่องหยุดการจ่ายไฟให้เครื่อง
2. เช็ค ไดโอด Rectifier 90v,135v,140v ] ลีค ,ขาด ,ช็อต หรือไม่
3. เช็ค Diode ของ Rectifier ภาค Sound
วันพฤหัสบดีที่ 8 กันยายน พ.ศ. 2554
วันอังคารที่ 6 กันยายน พ.ศ. 2554
ลักษณะของวงจรขยายกำลัง Class A ,Class B ,Class AB และ Class C
ลักษณะของวงจรขยายกำลัง Class A ,Class B ,Class AB และ Class C
วงจรขยายกำลังมีอยู่หลายชนิด สามารถแบ่งได้ตามลักษณะของจุดทำงานไฟตรง ( Quiescent point ,Q-point) ซึ่งจะแบ่งวงจรขยายออกได้เป็น 4 แบบ ใหญ่คือ วงจรขยาย Class A ,Class B ,Class AB และ Class C ตามลำดับ
วงจรขยาย Class A วงจรขยาย Class A ก็คือวงจรขยายเชิงเส้น เป็นวงจรที่กำหนดจุดทำงาน ที่ประมาณกึ่งกลางเส้นโหลด โดยวงจรนี้จะทำงานเป็นวงจรขยายเชิงเส้นในกรณีที่สัญญาณอินพุตขนาดน้อยๆ วงจรนี้ส่วนมากจะใช้ทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียว โดย ทรานซิสเตอร์ตัวนี้จะทำงานขยายสัญญาณอินพุตตลอดทั้ง 1 Cycle หรือ 1 คาบเวลา วงจรประเภทนี้มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำเนื่องจากทรานซิสเตอร์ทำงานตลอดเวลาแม้ไม่มีสัญญาณอินพุตเข้ามาก็ตาม
วงจรขยาย Class B วงจรขยาย Class B เป็นวงจรขยายกำลังที่กำหนดให้จุดทำงาน Q-point อยู่ที่จุด Cut-Off พอดี ดังนั้นในสภาะอยู่นิ่งหรือไม่มีสัญญาณอินพุตเข้ามาในวงจรก็จะไม่มีกระแสใหล
ในตัวทรานซิสเตอร์เลย นั่นคือค่ากำลังงานสูญเสียที่ตัวทรานซิสเตอร์ก็จะน้อยมาก โดยตัวทรานซิสเตอร์จะทำงานขยายสัญญาณเพียงครึ่งคาบสัญญาณหรือ Half-Ctycle เท่านั้นส่วนอีกครึ่ง Cycle จะไม่ถูกขยาย ดังนั้นสัญญาณเอ้าพุตที่ได้ก็จะมีลัฏษณะเหมือนกับวงจร Half-wave rectifier ของไดโอด จึงไม่สามารถนำวงจรขยาย Class B นี้มาใช้ขยายเสียงได้เลยเพราะมีความเพี้ยนมาก แต่ถ้าต้องการจะนำมาขยายเสียง จะต้องใช้ทรานซิสเตอร์ 2 ตัวมาทำงานร่วมกัน โดยแต่ละตัวจะผลัดกันทำงานตัวละครึ่ง Cycleจึงจะไ ด้ลื่น เราเรียกการทำงานแบบนี้ว่า push-pull วงจรขยาย Class B นี้ จะมีประสิทธิภาพสูงกว่า Class A มากแต่จะมีความเพี้ยนมากกว่าด้วย
วงจรขยาย Class B วงจรขยาย Class B เป็นวงจรขยายกำลังที่กำหนดให้จุดทำงาน Q-point อยู่ที่จุด Cut-Off พอดี ดังนั้นในสภาะอยู่นิ่งหรือไม่มีสัญญาณอินพุตเข้ามาในวงจรก็จะไม่มีกระแสใหล
ในตัวทรานซิสเตอร์เลย นั่นคือค่ากำลังงานสูญเสียที่ตัวทรานซิสเตอร์ก็จะน้อยมาก โดยตัวทรานซิสเตอร์จะทำงานขยายสัญญาณเพียงครึ่งคาบสัญญาณหรือ Half-Ctycle เท่านั้นส่วนอีกครึ่ง Cycle จะไม่ถูกขยาย ดังนั้นสัญญาณเอ้าพุตที่ได้ก็จะมีลัฏษณะเหมือนกับวงจร Half-wave rectifier ของไดโอด จึงไม่สามารถนำวงจรขยาย Class B นี้มาใช้ขยายเสียงได้เลยเพราะมีความเพี้ยนมาก แต่ถ้าต้องการจะนำมาขยายเสียง จะต้องใช้ทรานซิสเตอร์ 2 ตัวมาทำงานร่วมกัน โดยแต่ละตัวจะผลัดกันทำงานตัวละครึ่ง Cycleจึงจะไ ด้ลื่น เราเรียกการทำงานแบบนี้ว่า push-pull วงจรขยาย Class B นี้ จะมีประสิทธิภาพสูงกว่า Class A มากแต่จะมีความเพี้ยนมากกว่าด้วย
วงจรขยาย Class AB เนื่องจากวงจรขยาย Class B จะมีความเพี้ยนของสัญญาณเอ้าพุตเกิดขึ้น ระหว่างรอยต่อของสัญญาณซีกบวกและลบ เนื่งจากสัญญาณซีกบวกจะต้องมีค่ามากกว่า >= +1 Vbe จึงจะได้
สัญญาณเอ้าพุตออกมา และในสัญญาณซีกลบก็ต้องมีค่า <= -1 Vbe จึงจะได้สัญญาณเอ้าพุตออกมา เช่นกัน ดังนั้น สัญญาณในช่วงระหว่าง +1 Vbe ถึง -1Vbe ก็จะไม่มีเอ้าพุตในช่วงนี้ออกมา ทำให้สัญญาณเอ้าพุตมีความเพี้ยนซึ่งเรียกว่า "Crossover Distortion"
ถ้าเราต้องการลดความเพี้ยนตรงรอยต่อนี้ ก็ต้องลดประสิทธิภาพของวงจร Class B ลงไปเป็น Class AB
แทนดยการใช้ทรานซิสเตอร์ 2 ตัวซึ่งจะมีประสิทธิภาพอยู่ระหว่าง Class A กับ Class B โดยที่จุดทำงาน Q-
point ของ Class AB จะอยู่เหนือ Class B มาประมาณ 0.7V. หรือมากกว่านั้นเล็กน้อย
สัญญาณเอ้าพุตออกมา และในสัญญาณซีกลบก็ต้องมีค่า <= -1 Vbe จึงจะได้สัญญาณเอ้าพุตออกมา เช่นกัน ดังนั้น สัญญาณในช่วงระหว่าง +1 Vbe ถึง -1Vbe ก็จะไม่มีเอ้าพุตในช่วงนี้ออกมา ทำให้สัญญาณเอ้าพุตมีความเพี้ยนซึ่งเรียกว่า "Crossover Distortion"
ถ้าเราต้องการลดความเพี้ยนตรงรอยต่อนี้ ก็ต้องลดประสิทธิภาพของวงจร Class B ลงไปเป็น Class AB
แทนดยการใช้ทรานซิสเตอร์ 2 ตัวซึ่งจะมีประสิทธิภาพอยู่ระหว่าง Class A กับ Class B โดยที่จุดทำงาน Q-
point ของ Class AB จะอยู่เหนือ Class B มาประมาณ 0.7V. หรือมากกว่านั้นเล็กน้อย
วงจรขยาย Class C เป็นวงจรขยายกำลังที่กำหนดให้จุดทำงาน Q-point อยู่ต่ำกว่าจุด cut-off จึงทำให้สัญญาณเกิดไม่ถึงครึ่ง Cycle จึงทำให้สัญญาณที่ได้มีความเพี้ยนสูงมาก แต่ถ้าให้สัญญาณนี้ไปผ่านวงจร
กรองแถบความถี่ผ่าน (Band pass filter) ชนิด LC ก็จะสามารถให้สัญญาณออกเป็นไซน์ได้เช่นกัน วงจรขยาย Class C นี้ไม่เหมาะที่จะใช้ขยายเสียง แต่จะนำไปใช้กับการขยายสัญญาณที่ต้องการกำลังงานสูงๆ
มากกว่าต้องการความเที่ยงตรงของสัญญาณ เช่นวงจรขยายสัญญาณความถี่วิทยุ FM หรือ VHF ที่ต้องส่งไปให้ไกล วงจรขยายแบบนี้จะมีประสิทธิภาพสูงมาก เมื่อเทียบกับแบบอื่นๆ
กรองแถบความถี่ผ่าน (Band pass filter) ชนิด LC ก็จะสามารถให้สัญญาณออกเป็นไซน์ได้เช่นกัน วงจรขยาย Class C นี้ไม่เหมาะที่จะใช้ขยายเสียง แต่จะนำไปใช้กับการขยายสัญญาณที่ต้องการกำลังงานสูงๆ
มากกว่าต้องการความเที่ยงตรงของสัญญาณ เช่นวงจรขยายสัญญาณความถี่วิทยุ FM หรือ VHF ที่ต้องส่งไปให้ไกล วงจรขยายแบบนี้จะมีประสิทธิภาพสูงมาก เมื่อเทียบกับแบบอื่นๆ
วันเสาร์ที่ 30 กรกฎาคม พ.ศ. 2554
การคูณสัญญาณ อนาล็อก
การคูณสัญญาณ อนาล็อก
การคูณสัญญาณอนาลอก
(Analog Multiplication)
การคูณสัญญาณอนาลอก (Analog multiplication) เป็นองค์ประกอบพื้นฐานหลักที่สำคัญองค์ประกอบหนึ่ง ในระบบการประมวลผลสัญญาณอนาลอกทั่วไป การนำวงจรคูณสัญญาณไปประยุกต์ใช้ในงานที่สำคัญมากมายเช่น
- การคูณสัญญาณสอง ชุด
- การวัดกำลังงาน ไฟฟ้า
- การเลื่อนความถี่ และการทวีความถี่เป็นสองเท่า
- การตรวจวัดมุมต่าง เฟสของสัญญาณสองชุดที่มีความถี่เดียวกัน
- การหารสัญญาณ
- การถอดรากที่สอง สัญญาณ
- การยกกำลังสอง สัญญาณ
- การออกแบบวงจรปรับ แต่สัญญาณแบบไม่เป็นเชิงเส้น
- การมอดูเลทและดีมอ ดูเลทขนาดสัญญาณ เป็นต้น
วงจรคูณสัญญาณสามารถออกแบบโดยใช้ลักษณะการต่อออปแอมป์ทำงาน ร่วมกับองค์ประกอบทางคณิตศาสตร์อื่นและบรรจุลงในชิพไอซีเดียวกัน ซึ่งในบทนี้จะใช้ไอซีวงจรคูณเบอร์ AD633 จากบริษัท Analog Devices เพื่อเป็นตัวอย่างประกอบในการอธิบายคุณสมบัติและหลักการทำ งานของการคูณสัญญาณอนาลอก ตลอดจนการประยุกต์ใช้งานของวงจรคูณอีกด้วย AD633 เป็น วงจรคูณสัญญาณอนาลอก ตลอดจนการประยุกต์ใช้งานของวงจรคูณอีกด้วย AD633 เป็น วงจรคูณสัญญาณอนาลอกที่ควอดแดรนท์ (quadrant) โดยให้แรงพันเอาท์พุทของวงจรเป็นสัดส่วน ไปตามผลคูณของแรงดันอินพุทสองชุด คือ อินพุท x และ y มีค่า อินพุทอิมพีแดนซ์สูงมากแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงที่ใช้อยู่ในช่วง ± 8 V ถึง ± 18 V สามารถ ปรับแต่วงจรได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์จากภายนอก รายละเอียดภายในวงจรและการวางตำแหน่งขาของ AD633 แสดง ได้ดังรูปที่ 5.1ถึงแม้ว่าในบทนี้จะอธิบายหลักการคูณสัญญาณอนาลอกและการ ประยุกต์ใช้งานโดยใช้ไอซีเบอร์ AD633 เป็นอุปกรณ์หลัก แต่อย่างไรก็ตามหากใช้วงจรคูณสัญญาณที่เป็นไอซีเบอร์อื่น หลักการต่าง ๆ ตลอดจนการนำไปประยุกต์งานก็ยังคงเหมือนเดิมไม่แตกต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรายละเอียดปลีกย่อยของไอซีเบอร์นั้น ๆ เท่านั้น
5.1 การหารสัญญาณอนาลอก (Analog Division) วงจร หารสัญญาณอนาลอกเป็นวงจรที่มีความสัมพันธ์ของ สัญยาณเอาท์พุทของวงจรเป็นอัตราส่วนของสัญญาณอินพุทที่ป้อนให้กับวงจรวงจร หารสัญญาณประกอบด้วยวงจรคูณที่ต่อเป็นส่วนป้อนกลับของออปแอมป์ และด้วยคุณสมบัติทางขาอินพุทของออปแอมป์ จึงทำให้กระแส 1 ที่ไหลผ่าน R1 และ R2 เป็นกระแสเดียวกัน มีค่าเท่ากับ
I = Vin / R1
เนื่องจาก R1 = R2 ดังนั้นจึงทำให้แรงดันเอาท์พุทของวงจรคูณ Vw มีค่าเท่ากับ Vw = – Vinและจากสัมพันธ์ของแรงดันเอาท์พุทของวงจรคูณจากสมการ จะได้
Vw = – Vin = VxVout /10 จัดสมการใหม่เพื่อหาค่าแรงดันเอาท์พุท ของวงจรหารสัญญาณ Vout ทำ ให้ได้
Vout = – 10Vin / Vx
สมการแสดงให้เห็นว่าแรงดันเอาท์พุทของวงจรมีค่า เท่ากับอัตราส่วนระหว่างแรงดันอินพุท Vin กับแรงดันควบคุมจากภายนอก Vx โดย ที่ Vx ไม่ควรมีค่าเป็น 0 หรือมีค่าเป็นลบ ทั้งนี้เนื่องจากจะทำให้ออปแอมป์เข้าสู่สภาวะอิ่มตัว ขณะที่ค่า Vin นั้นสามารถเป็นไปได้ทั้ง ค่าบวก ค่าลบ และ 0 V นอกจากนี้เมื่อพิจารณาอัตราขยายแรง ดันของวงจรหารสัญญาณนี้พบว่ามีค่าเท่ากับ (10/Vx) และหาทำการแปรค่า Vx ก็จะทำให้อัตราขยายแรงดันของวงจรเปลี่ยนแปลงไปด้วย ซึ่งเป็นลักษณะของวงจรที่มีการควบคุมอัตราขยายสัญญาณด้วยแรงดันควบคุมจากภาย นอก ดังนั้นวงจรหารสัญญาณจึงนิยมนำไปประยุกต์ใช้งานในวงจรควบคุมอัตราขยายแบบ อัตโนมัติ (automatic gain – control)
5.2 การมอดูเลท (Modulation)
เนื่องจากว่า สัญญาณเสียง (audio signal) หรือสัญญาณข้อมูล (data signal) ต่างๆ ที่มีความถี่ต่ำจะไม่สามารถส่งกระจายสัญญาณออกไปโดยใช้เสาอากาศที่มีขนาด เล็กได้ และเพื่อให้สามารถทำการส่งสัญญาณเสียงที่มีความถี่ต่ำได้ จึงจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลง (changing) หรือ การมอดูเลท (modulating) คุณสมบัติของสัญญาณพาหะ (carrier signal) ที่มีความถี่สูงกว่า การมอดูเลทเพื่อทำให้คุณสมบัติของสัญญาณพาหะมีการเปลี่ยนแปลงนั้นสามารถ กระทำได้หลายลักษณะดังนี้คือ
- หากทำการเปลี่ยน แปลงขนาดสัญญาณของสัญญาณพาหะให้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับสัญญารเสียง กระบวนการมอดูเลทในลักษณะนี้จะเรียกว่า “การมอดูเลทขนาดสัญญาณ (Amplitude Modulation)” หรือเรียกสั้น ๆ ว่า “AM”
- หากทำการเปลี่ยน แปลงค่าความถี่ของสัญญาณพาหะให้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับสัญญาณเสียงแล้ว การมอดูเลทลักษณะนี้เรียกว่า “การมอดูเลทความ ถี่ (Frequency Modulation)” หรือเรียกสั้น ๆ ว่า “FM”
- หากทำการเปลี่ยน แปลงค่ามุมเฟสของสัญญาณพาหะให้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับสัญญาณเสียงแล้ว การมอดูเลทลักษณะนี้เรียกว่า “การมอดูเลทมุมเฟส (Phase – angle Modulation)” หรือเรียกสั้น ๆ ว่า “PM”
หลังจากทำการมอดูเล ทสัญญาณและส่งไปให้กับสถานีปลายทางเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ณ ที่สถานีปลายทางก็จำเป็นจะต้องทำการแปลงสัญญาณข้อมูลที่ได้รับให้กลับมาเป็น สัญญาณต้นฉบับแบบเดิม ซึ่งกระบวนการในขั้นตอนนี้จะเรียกว่า “การดี มอดูเลท (Demodulation หรือ Detection)”อย่างไรก็ตามในหัว ข้อนี้จะขอกล่าวเน้นเพียงการมอดูเลทขนาดสัญญาณโดยใช้วงจรคูณสัญญาณเป็นหลัก เท่านั้น เพื่อให้เกิดแนวความคิดและแสดงให้เห็นถึงแนวทางในการประยุกต์ใช้งานของหลัก การคูณสัญญาณอีกแนวทางหนึ่งนั่นเอง(หมายเหตุ : คำว่า , “มอดูเลท” หรือ “Modulate” เป็นคำศัพท์ที่มาจากภาษากรีกโบราณ มีความหมายว่า การเปลี่ยนแปลง (Change) และในความหมรายกลับกัน คำว่า “ดีมอดูเลท” หรือ “Demodulate” ซึ่งเกิดจากการเติม “de” ลงไปนำหน้า “modulate” ทำ ให้มีความหมายว่าการแปลงกลับ (Change – back) นั่นเอง)
5.3 การดีมอดูเลทสัญญาณมอดูเลทสมดุลย์(Demodulating a Balanced Voltage)
สัญญาณมอดูเลท Vm จาก วงจรมอดูเลทสมดุลย์สามารถแปลงกลับให้เหมือนเดิมได้ด้วยเทคนิคเช่นเดียวกับ ที่นำเสนอ เพียงแต่แตกต่างกันตรงที่อินพุท y ของวงจรดี มอดูเลทในกรณีนี้จะปราศจากความถี่พาหะ fc = 10 kHz และเป็นผลให้องค์ประกอบไฟตรงกับ องค์ประกอบความถี่ 20 kHz ไม่ปรากฏในแรงดันเอาท์พุท Vo2 ของวงจรดีมอดูเลท แสดงถึงราย ละเอียดของวงจรและรูปคลื่นสัญญาณในวงจรดีมอดูเลทสัญญาณมอดูเลทสมดุยล์สังเกต ได้ว่าสัญญาณดีมอดูเลท Vm ที่ได้จากวงจรมีลักษณะเป็นสัญญาณรูปคลื่น ซายน์ไม่แท้จริงมีความผิดเพี้ยนเกิดขึ้นที่เป็ฯเช่นนี้ก็เนื่องจากวงจรกรอง ความถี่ที่ใช้นั้นเป็นวงจรพื้นฐานมีสมรรถนะไม่ค่อยสูงนัก แต่ถ้าหากทำการเพิ่มค่าความถี่พาหะ fc ขึ้น เป็น 100kHz แล้วสัญญาณดีมอดูเลท Vm ที่ ได้จะมีลักษณะใกล้เคียงกับสัญญาณรูปคลื่นซายน์มากขึ้นตามไปด้วย
5.4 การเลื่อนความถี่ (Frequency Shifting)
ในระบบสื่อสารสัญญาณความถี่ทั่ว ๆ ไปบ่อยครั้งนักที่จำเป็นจะต้องมีการแปรค่าหรือเลื่อนค่าตำแหน่งความถี่พาหะ fc เพื่อให้ได้ตำแหน่งความถี่กลาง fIF (Intermediate Frequency) ตามที่ต้องการ ซึ่งเทคนิคในการเลื่อนตำแหน่งความถี่นี้สามารถทำได้โดยใช้วงจรคูณสัญญาณต่อ สัญญาณจากวงจรมอดูเลท (Modulated carrier signal) จะถูกป้อนเข้าที่อินพุท y และ สัญญาณความถี่ fo จากวงจรออสซิลเตอรฺที่ปรับให้มีค่าเท่ากับผลรวมของความถี่ พาหะ fc กับค่าความถี่กลาง fIF ที่ ต้องการ จะป้อนเข้าที่อินพุท x ของวงจรคูณ ขั้นตอนในการคำนวณหาค่าความถี่เอาท์พุทขอวงจรคูณ
วงจรขยายสัญญาณพื้นฐานโดยใช้ออปแอมป์
บทที่ 1 วงจรขยายสัญญาณพื้นฐานโดยใช้ออปแอมป์
ออปแอมป์และวงจรขยายสัญญาณพื้นฐานโดยใช้ออปแอมป์
(OP – AMP Basic Amplifier Configurations Using OP – AMPS)
ปัจจุบันความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการออกแบบวงจรรวม หรือ ไอซี (Integrated Circuit, IC)
มีความเจริญรุดหน้าไปอย่างรวดเร็วมาก ทำให้วงจรทางอิเล็กทรอนิกส์สำหรับประมวลผลสัญญาณแบบ
ต่าง ๆ ถูกนำมาออกแบบและผลิตให้อยู่ในรูปของไอซีเสียเป็นส่วนใหญ่ ทั้งนี้เนื่องจากคุณสมบัติของไอซีนั้นมี
ข้อดีหลายประการ อาทิ เช่น มีขนาดเล็ก มีความสะดวกในการใช้งาน รวมทั้งสามารถนำไปใช้งานได้ง่าย เป็นต้น
วงจร ขยายสัญญาณออปแอมป์ (Operational Amplifier, OP – AMP) หรือที่มักเรียก กันสั้นๆ ว่า “ออปแอมป์” นั้นก็เป็นวงจร ขยายสัญญาณพื้นฐานสำเร็จรูปอีกชนิดหนึ่งที่ถูกออกแบบและนำไปบรรจุลงในชิพ
ไอซีเดียวกัน ซึ่งนิยมนำไปประยุกต์ใช้งานอย่างแพร่หลายในงานด้านการประมวลผลสัญญาณ อนาลอก (analog signal processing) ต่าง ๆ มากมาย เช่น ระบบสื่อสาร ระบบการวัดและระบบควบคุมกระบวนการผลิต เป็นต้น เนื่องจากการใช้งานออปแอมป์ไม่ยุ่งยาก และง่ายต่อการออกแบบวงจรต่าง ๆ ทั้งราคาของ
ออปแอมป์ก็ถูกลงมาก จึงนับได้ว่าออปแอมป์เป็นอุปกรณ์แอคทีฟ (Active device) ที่สำคัญและมีประโยชน์มากในระบบการประมวลผลสัญญาณ อนาลอกรูปแบบต่าง ๆ ดังนั้นในบทนี้จะกล่าวถึงคุณสมบัติพื้นฐานของ
ออปแอมป์ ตลอดจนวงจรขยายสัญญาณพื้นฐานแบบต่าง ๆ ที่ใช้ออปแอมป์เป็นอุปกรณ์หลัก โดยจะกล่าวใน
มีความเจริญรุดหน้าไปอย่างรวดเร็วมาก ทำให้วงจรทางอิเล็กทรอนิกส์สำหรับประมวลผลสัญญาณแบบ
ต่าง ๆ ถูกนำมาออกแบบและผลิตให้อยู่ในรูปของไอซีเสียเป็นส่วนใหญ่ ทั้งนี้เนื่องจากคุณสมบัติของไอซีนั้นมี
ข้อดีหลายประการ อาทิ เช่น มีขนาดเล็ก มีความสะดวกในการใช้งาน รวมทั้งสามารถนำไปใช้งานได้ง่าย เป็นต้น
วงจร ขยายสัญญาณออปแอมป์ (Operational Amplifier, OP – AMP) หรือที่มักเรียก กันสั้นๆ ว่า “ออปแอมป์” นั้นก็เป็นวงจร ขยายสัญญาณพื้นฐานสำเร็จรูปอีกชนิดหนึ่งที่ถูกออกแบบและนำไปบรรจุลงในชิพ
ไอซีเดียวกัน ซึ่งนิยมนำไปประยุกต์ใช้งานอย่างแพร่หลายในงานด้านการประมวลผลสัญญาณ อนาลอก (analog signal processing) ต่าง ๆ มากมาย เช่น ระบบสื่อสาร ระบบการวัดและระบบควบคุมกระบวนการผลิต เป็นต้น เนื่องจากการใช้งานออปแอมป์ไม่ยุ่งยาก และง่ายต่อการออกแบบวงจรต่าง ๆ ทั้งราคาของ
ออปแอมป์ก็ถูกลงมาก จึงนับได้ว่าออปแอมป์เป็นอุปกรณ์แอคทีฟ (Active device) ที่สำคัญและมีประโยชน์มากในระบบการประมวลผลสัญญาณ อนาลอกรูปแบบต่าง ๆ ดังนั้นในบทนี้จะกล่าวถึงคุณสมบัติพื้นฐานของ
ออปแอมป์ ตลอดจนวงจรขยายสัญญาณพื้นฐานแบบต่าง ๆ ที่ใช้ออปแอมป์เป็นอุปกรณ์หลัก โดยจะกล่าวใน
รายละเอียดการทำงานของแต่ละวงจรในแต่ละหัวข้อต่อไป
1.1 สัญลักษณ์ ของออปแอมป์
ในวงจรไฟฟ้าจะเป็นรูปสามเหลี่ยมโดยจะประกอบไปด้วย
1.1.1 ขั้วอินพุตบวก (Non-inverting)
1.1.2 ขั้วอินพุตลบ (Inverting)
1.1.3 ขั้วเอาท์พุต (Out put)
1.1.4 ขั้วแรงดันไฟเลี้ยง บวก และลบ ซึ่งปกติไม่ได้แสดงในสัญลักษณ์
รูปที่ 1 วงจรรวมสัญญาณ
1.2 วงจรอินทิเกรเตอร์ (Integrator) วงจรอินทิเกรเตอร์เมื่ออาศัยคุณสมบัติของออปแอมป์ (V1 = 0) จะได้กระแสที่ไหลผ่าน R ก็คือ กระแสที่ไหลผ่าน C (IR = IC)
เมื่อ Vout(0) คือค่าของแรงดันเอาท์พุทที่ เวลา t = 0 ซึ่งขึ้นกับประจุแรกเริ่มที่คงค่าอยู่ในตัวเก็บประจุ จากสมการแสดงให้เห็นว่าแรงดันเอาท์พุทของวงจรเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าอิน ทิกรัล (integral) ของแรงดันอินพุทซึ่งมีค่าคงที่ขึ้นกับค่าของ R และ C (มีหน่วยเป็น1 sec-1) วงจรอินทิเกรเตอร์นี้มักถูกนิยมนำไปประยุกต์ใช้ในงานด้าน ต่าง ๆ อย่างแพร่หลาย เช่น วงจร กรองสัญญาณความถี่ (activefilter) วงจรแป ลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล (analog – to – digital converter) หรือวงจรกำเนิด สัญญาณรูปแบบ ต่าง ๆ (function generator) เป็น ต้น นอกจากนี้หากทำการต่อตัวเก็บระจุ C แทนตัวต้านทาน Rf ในวงจรรวมสัญญาณ ดังรูปที่ 1.2ก็จะได้วงจรอินทิเกรเตอร์รวมสัญญาณ (summing integrator)
รูปที่ 2 วงจรรวมสัญญาณ
1.3 วงจรดิฟเฟอเรนซิเอเตอร์ (Differentiator) จากวงจรอิน ทิเกรเตอร์ในรูปที่ 1.2 นั้น หากทำการสลับตำแหน่งของ R กับ C แล้ว วงจรจะกลายเป็นวงจรดิฟเฟอเรนซิเอเตอร์ ซึ่งแสดงได้ดังรูปที่ 1.3ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันเอาท์พุทกับแรงดันอินพุทของวงจรสามารถ หาได้เป็น
Vout(t) = – RC dVin(t) /dt
จะเห็นว่าขณะนี้วงจรจะให้ความสัมพันธ์ของ แรงดันเอาท์พุทเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าอนุพันธ์ (derivative) ของแรงดันอินพุทโดยมีค่าคงที่ขึ้นกับค่าของ R และ C วงจรดิฟเฟอเรนซิเอเตอร์ดัง กล่าวนิยมนำไปใช้ในงานเป็นส่วนสำคัญส่วนหนึ่งในวงจรการประมวลผลสัญญาณต่าง ๆ อาทิ เช่น การคูณ (multiplication) การลบ (subtraction) การบวก (summation) เป็นต้น และเช่นเดียวกันเมื่อทำการต่อตัวเก็บประจุ C อนุกรม กับตัวต้านทาน R1, R2, R3, … , Rn ทางอินพุทของวงจรรวมสัญญาณดังรูปที่ 1.3 แล้วก็จะได้วงจรดิฟเฟอเรน
ซิเอเตอร์รวมสัญญาณ (Summing differentiator)
1.4ออปแอมป์ในอุดมคติ (Ideal Op Amp)
ออปแอมป์ ที่เป็นอุดมคติซึ่งจะมีคุณสมบัติดังนี้
อัตราขยายวงเปิดมีค่าเป็นอนันต์, A มีค่าประมาณหรือเท่ากับ Infinity
ความต้านทานเอาท์พุตมีค่าเป็นศูนย์ Ro
ผลตอบสนองความถี่ได้ตั้งแต่
จากคุณสมบัติดังกล่าวจะทำให้การวิเคราะห์วงจรง่าย ขึ้นโดยคิดดังนี้
กระแสที่ไหลเข้าขั้ว อินพุตทั้งสองเป็นศูนย์ นั่นคือ i1=0 i2=0
หมายเหตุ ห้าม คิด KCL ที่โนดเอาท์พุต เนื่องจากกระแสที่เอาท์พุตจะไหลเข้า หรือออกก็ได้ และมีขนาดไม่แน่นอนโดยขึ้นกับอินพุตด้วย
เมื่อมีการต่อวงจรในแบบ ป้อนกลับแบบลบ
แรงดันที่ ตกคร่อมขั้วอินพุตมีค่าน้อยมากจนไม่ต้องนำมาคิด
วันศุกร์ที่ 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2554
นอกเรื่อง คอมพิวเตอร์ในยุคเริ่มแรก
คอมพิวเตอร์ในยุคเริ่มแรก
คอมพิวเตอร์ในยุคเริ่มแรก ได้แก่ เครื่องจักรกลหรือสิ่งประดิษฐ์ขึ้นเพื่อช่วยในการ คำนวณ โดยที่ยังไม่มีการ นำวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เข้ามาใช้ประโยชน์ร่วมด้วย ลำดับเครื่องมือขึ้นมามีดังนี้
ในระยะ 5,000 ปีที่ผ่านมา มนุษย์เริ่มรู้จักการใช้นิ้วมือและนิ้วเท้าของตนเพื่อช่วยในการคำนวณ และพัฒนา มาใช้อุปกรณ์อื่น ๆ เช่น ลูกหิน ใช้เชือกร้อยลูกหินคล้ายลูกคิด
ต่อมาประมาณ 2,600 ปีก่อนคริสตกาล ชาวจีนได้ประดิษฐ์เครื่องมือเพื่อใช้ในการ คำนวณขึ้นมาชนิดหนึ่ง เรียกว่า ลูกคิด ซึ่งถือได้ว่า เป็นอุปกรณ์ใช้ช่วยการคำนวณที่เก่าแก่ที่สุดในโลกและคงยังใช้งานมาจนถึงปัจจุบัน
พ.ศ. 2158 นักคณิตศาสตร์ชาวสก็อตแลนด์ชื่อ John Napier ได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ใช้ ช่วยการคำนวณขึ้นมา เรียกว่า Napier's Bones เป็นอุปกรณ์ที่ลักษณะคล้ายกับตารางสูตรคูณในปัจจุบัน เครื่องมือชนิดนี้ช่วยให้ สามารถ ทำการคูณและหาร ได้ง่ายเหมือนกับทำการบวก หรือลบโดยตรง
พ.ศ 2185 นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศลชื่อ Blaise Pascal ซึ่งในขณะนั้นมีอายุเพียง 19 ปี ได้ออกแบบ เครื่องมือในการคำนวณโดย ใช้หลักการหมุนของฟันเฟืองหนึ่งอันถูกหมุนครบ 1 รอบ ฟันเฟืองอีกอันหนึ่งซึ่งอยู่ ทางด้านซ้ายจะถูกหมุนไปด้วยในเศษ 1 ส่วน 10 รอบ เครื่องมือของปาสคาลนี้ถูกเผยแพร่ออกสู่สาธารณะชน เมื่อ พ.ศ. 2188 แต่ไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควรเนื่องจากราคาแพง และเมื่อใช้งานจริงจะเกิดเหตุการณ์ที่ฟันเฟืองติดขัดบ่อยๆ ทำให้ผลลัพธ์ที่ได้ไม่ค่อยถูกต้องตรงความเป็นจริง
เครื่องมือของปาสคาล สามารถใช้ได้ดีในการคำนวณการบวกและลบ ส่วนการคูณและหารยังไม่ดีเท่าที่ควร ดังนั้นในปี พ.ศ. 2237 นักปราชญษชาวเยอรมันชื่อ Gottfriend von Leibnitz ได้ปรับปรุงเครื่งคำนวณของ ปาสคาลให้สามารถทหการคูณและหารได้โดยตรง โดยที่การคูณใช้หลักการบวกกันหลายๆ ครั้ง และการหาร ก็คือการลบกันหลายๆ ครั้ง แต่เครื่องมือของ Leibnitz ยังคงอาศัยการหมุนวงล้อ ของเครื่องเองอัตโนมัติ นับว่า เป็นเครื่องมือที่ช่วยให้การคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ดูยุ่งยากกลับเป็นเรื่องที่ง่ายขึ้น
พ.ศ. 2344 นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศลชื่อ Joseph Marie Jacquard ได้พยายามพัฒนาเครื่องทอผ้าโดยใช้ บัตรเจาะรูในการบันทึกคำสั่ง ควบคุมเครื่องทอผ้าให้ทำตามแบบที่กำหนดไว้ และแบบดังกล่าวสามารถนำมา สร้างซ้ำๆ ได้อีกหลายครั้ง ความพยายามของ Jacquard สำเร็จลงใน พ.ศ. 2348 เครื่องทอผ้านี้ถือว่าเป็น เครื่องทำงานตามโปรแกรมคำสั่งเป็นเครื่องแรก
พ.ศ. 2373 Chales Babbage ถือกำเนิดที่ประเทศอังกฤษ เมื่อ พ.ศ. 2334 จบการศึกษาทางด้านคณิตศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยแคมบริดจ์ และได้รับตำแหน่ง Lucasian Professor ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ Isaac Newton เคยได้รับมาก่อน ในขณะที่กำลังศึกษาอยู่นั้น Babbage ได้สร้างเครื่อง หาผลต่าง (Difference Engine) ซึ่งเป็นเครื่องที่ใช้คำนวณ และพิมพ์ตารางทางคณิศาสตร์อย่างอัตโนมัติ จนกระทั่งปี พ.ศ. 2373 เขาได้รับความช่วยเหลือจากรัฐบาลอังกฤษเพื่อสร้างเครื่อง Difference Engine ขึ้นมาจริงๆ แต่ในขณะที่ Babbage ทำการสร้างเครื่อง Difference Engine อยู่นั้น ได้พัฒนาความคิดไปถึง เครื่องมือในการคำนวนที่มีความสามารถสูงกว่านี้ ซึ่งก็คอืเครื่องที่เรียกว่าเครื่องวิเคราะห์ (Analytical Engine) และได้ยกเลิกโครงการสร้างเครื่อง Difference Engine ลงแล้วเริ่มต้นงานใหม่ คือ งานสร้างเครื่องวิเคราะห์ ในความคิดของเขา โดยที่เครื่องดังกล่าวประกอบไปด้วยชิ้นส่วนที่สำคัญ 4 ส่วน คือ
- ส่วนเก็บข้อมูล เป็นส่วนที่ใช้ในการเก็บข้อมูลนำเข้าและผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณ
- ส่วนประมวลผล เป็นส่วนที่ใช้ในการประมวลผลทางคณิตศาสตร์
- ส่วนควบคุม เป็นส่วนที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายข้อมูลระหว่างส่วนเก็บข้อมูล และส่วนประมวลผล
- ส่วนรับข้อมูลเข้าและแสดงผลลัพธ์ เป็นส่วนที่ใช้รับทราบข้อมูลจากภายนอกเครื่องเข้าสู่ส่วนเก็บ และแสดงผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณให้ผู้ใช้ได้รับทราบ
เป็นที่น่าสังเกตว่าส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่อง Alaytical Engine มีลักษณะใกล้เคียงกับส่วนประกอบ ของระบบคอมพิวเตอร์ ในปัจจุบัน แต่น่าเสียดายที่เครื่อง Alalytical Engine ของ Babbage นั้นไม่สามารถ สร้างให้สำเร็จขึ้นมาได้ ทั้งนี้เนื่องจากเทคโนโลยี สมัยนั้นไม่สามารถสร้างส่วนประกอบต่างๆ ดังกล่าว และอีกประการหนึ่งก็คือ สมัยนั้นไม่มีความจำเป็น ต้องใช้เครื่องที่มีความสามารถสูงขนาดนั้น ดังนั้นรัฐบาล อังกฤษจึงหยุดให้ความสนับสนุนโครงการของ Babbage ในปี พ.ศ. 2385 ทำให้ไม่มีทุนที่จะทำการวิจัยต่อไป สืบเนื่องจากมาจากแนวความคิดของ Analytical Engine เช่นนี้จึงทำให้ Charles Babbage ได้รับการยกย่อง ให้เป็น บิดาของเครื่องคอมพิวเตอร์
พ.ศ. 2385 ชาวอังกฤษ ชื่อ Lady Auqusta Ada Byron ได้ทำการแปลเรื่องราวเกี่ยวกับเครื่อง Anatical Engine จากภาษาฝรั่งเศลเป็นภาษาอังกฤษ ในระหว่างการแปลทำให้ Lady Ada เข้าใจถึงหลักการทำงาน ของเครื่อง Analytical Engine และได้เขียนรายละเอียดขั้นตอนของคำสั่งให้เครื่องนี้ทำการคำนวณที่ยุ่งยาก ซับซ้อนไว้ในหนังสือทางคณิตศาสตร์เล่มหนึ่ง ซึ่งถือว่าเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์โปรแกรมแรกของโลก และจากจุดนี้จึงถือว่า Lady Ada เป็นโปรแกรมเมอร์คนแรกของโลก (มีภาษาที่ใช้เขียนโปรแกรมที่เก่แก่ อยู่หนึ่งภาษาคือภาษา Ada มาจาก ชื่อของ Lady Ada) นอกจากนี้ Lady Ada ยังค้นพบอีกว่าชุดบัตรเจาะรู ที่บรรจุคำสั่งไว้สามารถนำกลับมาทำงานซ้ำได้ถ้าต้องการ นั่นคือหลักของการทำงานวนซ้ำ หรือเรียกว่า Loop เครื่องมือที่ใช้ในการคำนวณที่ถูกพัฒนาขึ้นในศตวรรษที่ 19 นั้น ทำงานกับเลขฐานสิบ (Decimal Number) แต่เมื่อเริ่มต้นของศตวรรษที่ 20 ระบบคอมพิวเตอร์ได้ถูกพัฒนาขึ้นจึงทำให้มีการเปลี่ยนแปลงมาใช้ เลขฐานสอง (Binary Number) กับระบบคอมพิวเตอร์ ที่เป็นผลสืบเนื่องมาจากหลักของพีชคณิต
พ.ศ. 2397 นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ George Boole ได้ใช้หลักพีชคณิตเผยแพร่กฎของ Boolean Algebra ซึ่งเป็นคณิตศาสตร์ที่ใช้อธิบายเหตุผลของตรรกวิทยาที่ตัวแปรมีค่าได้เพียง "จริง" หรือ "เท็จ" เท่านั้น (ใช้สภาวะเพียงสองอย่างคือ 0 กับ 1 ร่วมกับเครื่องหมายในเชิงตรรกพื้นฐาน คือ AND, OR และ NOT)
สิ่งที่ George Boole คิดค้นขึ้น นับว่ามีประโยชน์ต่อระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็น การยากที่จะใช้กระแสไฟฟ้า ซึ่งมีเพี่ยง 2 สภาวะ คือ เปิด กับ ปิด ในการแทน เลขฐานสิบซึ่งมีอยู่ถึง 10 ตัว คือ 0 ถึง 9 แต่เป็นการง่ายกว่าเราแทนด้วยเลขฐานสอง คือ 0 กับ 1 จึงถือว่าสิ่งนี้เป็นรากฐานที่สำคัญของการ ออกแบบวงจรระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน
พ.ศ. 2423 Dr. Herman Hollerith นักสถิติชาวอเมริกันได้ประดิษฐ์เครื่องประมวลผลทางสถิติซึ่ง ใช้กับบัตรเจาะรู เครื่องนี้ได้รับการพัฒนา ให้ดียิ่งขึ้นและมาใช้งานสำรวจสำมะโนประชากร ของสหรัฐอเมริกา ในป พ.ศ. 2433 และช่วยให้การสรุปผลสำมะโนประชากรเสร็จสิ้นภายในระยะเวลา 2 ปีครึ่ง (โดยก่อนหน้านั้นต้องใช้เวลาถึง 7 ปีครึ่ง) เรียกบัตรเจาะรูนี้ว่า บัตรฮอลเลอริธ และชื่ออื่นๆ ที่ใช้เรียกบัตรนี้ ก็คือ บัตร ไอบีเอ็ม หรือบัตร 80 คอลัมน์ เพราะผู้ผลิตคือ บริษัท IBM
การกำเนิดของเครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์
เครื่องมือทั้งหลายที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นมาในยุคก่อนนั้นส่วนมากประกอบด้วยฟันเฟือง รอก คาน ซึ่งเป็นวัสดุ ที่มีขนาดใหญ่ และมีน้ำหนักมากทำให้การทำงานล่าช้าและผิดพลาดอยู่เสมอ ดังนั้นในยุคต่อมาจึงพยายาม พัฒนาเครื่องมือ ให้มีขนาดเล็กลง แต่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ดังนี้
พ.ศ. 2480 ศาสตราจารย์ Howard Aiken แห่งมหาลัยวิทยาลัยฮาวาร์ด ได้พัฒนาเครื่องคำนวณ ตาม แนวคิด ของ Babbage ร่วมกับวิศวะกรของบริษัท IBM สร้างเครื่องคำนวณตามความคิดของ Babbage ได้ สำเร็จ โดยเครื่องดังกล่าวทำงานแบบเครื่องจักรกลปนไฟฟ้า และใช้บัตรเจาะรูเป็นสื่อในการนำเข้าข้อมูลสู่ เครื่องเพื่อทำการประมวลผล การพัฒนาดังกล่าวมาเสร็จสิ้นในปี พ.ศ. 2487 โดยเครื่องมือนี้มีชื่อว่า MARK 1 และเนื่องจากเครื่องนี้สำเร็จได้จากการสนับสนุน ด้านการเงินและบุคลากรจากบริษัท IBM ดังนั้นจึงมีอีกชื่อ หนึ่งว่า IBM Automatic Sequence Controlled Calculator และนับเป็นเครื่องคำนวณแบบอัตโนมัติเครื่องแรกของโลก
พ.ศ. 2486 ซึ่งเป็นช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ศูนย์วิจัยของกองทัพบกสหรัฐอเมริกามีความจำเป็นที่จะต้อง คิดค้นเครื่องช่วยคำนวณ เพื่อใช้คำนวณหาทิศทางและระยะทางในการส่งขีปนาวุธ ซึ่งถ้าใช้เครื่องคำนวณที่มี อยู่ในสมัยนั้นจะต้องใช้เวลาถึง 12 ชั่วโมงในการคำนวณ การยิง 1 ครั้ง ดังนั้นกองทัพจึงให้กองทุนอุดหนุนแก่ John W. Mauchly และ Persper Eckert จากหมาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย ในการสร้างคอมพิวเตอร์ จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขึ้นมา โดยนำหลอดสุญยากาศ (Vacuum Tube) จำนวน 18,000 หลอด มาใช้ในการสร้าง ซึ่งมีข้อดีคือ ทำให้เครื่องมีความเร็ว และมีความถูกต้องแม่นยำในการคำนวณมากขึ้น ในด้านของความเร็วนั้น เครื่องจักกลมีความเฉื่อยของการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนประกอบ แต่คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ จะใช้อิเล็กตรอนเป็นตัวคลื่อนที่ ทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยกระแสไฟฟ้าได้ ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วของแสง ส่วนความถูกต้องแม่นยำในการทำงานของเครื่องจักรกลอาศัยฟันเฟือง รอก คาน ในการทำงาน ทำให้ทำงานได้ช้า และเเกิดความผิดพลดได้ง่าย
พ.ศ. 2489 เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ Mauchly และ Eckert คิดค้นขึ้นได้มีชื่อว่า ENIAC ย่อมาจาก (Electronic Numberical Integrater and Caculator) ประสบความสำเร็จในปี พ.ศ. 2489 ถึงแม้ว่าจะไม่ทันใช้ในสงครามโลกครั้งที่สอง แต่ความเร็วในการตำนวณของ ENIAC ทำให้วงการคอมพิวเตอร์ขณะนั้น ยอมรับความสามารถของเครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ แต่อย่างไรก็ตาม ENIAC ทำงานด้วยไฟฟ้าทั้งหมดทำให้ในการทำงานแต่ละครั้งจึงทำให้เกิดความร้อนสูงมาก จำเป็นต้องติดตั้งไว้ในห้องที่มีเครือ่งปรับอากาศด้วย นอกจากนี้ ENIAC ยังเก็บได้เฉพาะข้อมูลที่เป็นตัวเลขขนาด 10 หลัก และเก็บได้เพียง 20 จำนวน เท่านั้น ส่วนชุดคำสั่งนั้น ยังไม่สามารถเก็บไว้ในเครื่องได้ การส่งชุดคำสั่งเข้าเครื่องจะต้องใช้วิธีการเดินสายไฟสร้างวงจร ถ้ามีการแก้ไขโปรแกรม ก็ต้องมีการเดินสายไฟกันใหม่ ซึ่งใช้เวลาเป็นวัน
ความคิดต่อมาในการพัฒนาเครื่องคอมพิวเตอร์ให้ดีขึ้นก็คือ การค้นหาวิธีการเก็บโปรแกรมไว้ในเครื่อง เพื่อลดความยุ่งยาก ของขั้นตอนการป้อนคำสั่งเข้าเครื่อง มีนักคณิตศาสตร์เชื้อสายฮังการเรียนชื่อ Dr.John Von Neumann ได้พบวิธีการเก็บโปรแกรมไว้ ในหน่วยความจำของเครื่องเช่นเดียวกับการเก็บข้อมูลและต่อวงจรไฟฟ้า สำหรับการคำนวณ และการปฏิบัติการพื้นฐาน ไว้ให้เรียบร้อยภายในเครื่อง แล้วเรียกวงจรเหล่านี้ด้วยรหัสตัวเลขที่กำหนดไว้ เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ถูกพัฒนาขึ้นตามแนวความคิดนี้ได้แก่ EVAC (Electronic Ddiscreate Variable Automatic Computer) ซึ่งสร้างเสร็จใน พ.ศ. 2492 และนำมาใช้งานจริงในปี พ.ศ. 2494 และในเวลาใกล้เคียงกัน ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดส์ ประเทศอังกฤษ ได้มีการสร้างคอมพิวเตอร์มีลักษณะคล้ายกับเครื่อง EVAC และให้ชื่อว่า EDSAC (Electronic Delay Strorage Automatic Caculator)
เครื่องคอมพิวเตอร์ในแต่ละยุค
คอมพิวเตอร์ยุคที่ 1 (พ.ศ. 2497-2501)
คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ใช้หลอดสูญญากาศ (Vacuum tube) เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องยังมีขนาดใหญ่มาก ใช้กระแสไฟฟ้าจำนวนมาก ทำให้เครื่องมีความร้อนสูงจึงมักเกิดข้อผิดพลาดง่าย คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ได้แก่ UNIVAC I , IBM 600
คอมพิวเตอร์ยุคที่ 2 (พ.ศ. 2502-2507)
คอมพิวเตอร์ยุคนี้ใช้ทรานซิสเตอร์ (Transistor) เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และใช้วงแหวนแม่เหล็กเป็นหน่วยความจำ คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กกว่ายุคแรก ต้นทุนต่ำกว่า ใช้กระแสไฟฟ้าและมีความแม่นยำมากกว่า
คอมพิวเตอร์ยุคที่ 3 (พ.ศ. 2508-2513)
คอมพิวเตอร์ยุคนี้ใช้วงจรไอซี (Integrated Circuit) เป็นสารกึ่งตัวนำที่สามารถบรรจุวงจรทางตรรกะไว้แล้วพิมพ์บนแผ่นซิลิกอน(Silicon) เรียกว่า "ชิป"
คอมพิวเตอร์ยุคที่ 4 (พ.ศ. 2514-2523)
คอมพิวเตอร์ยุคนี้ใช้วงจร LSI (Large-Scale Integrated Ciruit) เป็นการรวมวงจรไอซีจำนวนมากลงในแผ่นซิลิกอนชิป 1 แผ่น สามารถบรรจุได้มากกว่า 1 ล้านวงจร ด้วยเทคโนโลยีใหม่นี้ทำให้เกิดแนวคิดในการบรรจุวงจรที่สำคัญสำหรับการทำงานพื้นฐานของคอมพิวเตอร์นั่นคือ CPU ลงชิปตัวเดียว เรียกว่า "ไมโครโปรเชสเซอร์"
คอมพิวเตอร์ยคุที่ 5 (พ.ศ. 2524-ปัจจุบัน)
คอมพิวเตอร์ยุคนี้ใช้วงจร VLSI (Very Large-Scale Integrated Ciruit) เป็นการพัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ก่อกำเนิด ไมโครโปรเซสเซอร์
เมื่อก่อนนั้น Intel เป็นบริษัทผลิตชิปไอซี แห่งหนึ่งที่ไม่ใหญ่โตมากนักเท่าในปัจจุบัน เมื่อปี ค.ศ.1969 ได้สร้างความสะเทือน ให้กับวงการอิเล็คทรอนิคส์ โดยการออกชิปหน่วยความจำ(Memory)ขนาด 1 Kbyte มาเป็นรายแรก
บริษัทบิสซิคอมพ์(Busicomp) ซึ่งเป็นผู้ผลิตเครื่องคิดเลขของญี่ปุ่ญได้ทำการว่าจ้างให้ Intel ทำการผลิตชิปไอซี ที่บิสซิคอมพ์เป็นคนออกแบบเองที่มีจำนวน 12 ตัว โครงการนี้ถูกมอบหมายให้นาย M.E. Hoff, Jr. ซึ่งเข้าตัดสินใจที่จะใช้วิธีการออกแบบชิปแบบใหม่ โดยสร้างชิปที่ให้ถูกโปรแกรมได้ หมายถึงว่า สามารถนำเอาชุดคำสั่งของการคำนวณไปเก็บไว้ใน หน่วยความจำก่อนแล้วให้ไอซีตัวนี้อ่านเข้ามาแปล ความหมาย และทำงานภายหลัง
ในปี 1971 Intel ได้นำผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาด โดยใช้ชื่อทางการค้าว่า Intel 4004 ในราคา 200 เหรียญสหรัฐ และเรียกชิปนี้ว่าเป็น ไมโครโปรเซสเซอร์(Micro Processor) ก็เพราะว่า 4004 นี้เป็น CPU (Central Processing Unit) ตัวหนึ่ง ซึ่งมีขนาด 4.2 X 3.2 มิลลิเมตร ภายในประกอบด้วย ทรานซิสเตอร์ จำนวน 2250 ตัว และเป็น ไมโครโปรเซสเซอร์ขนาด 4 บิต
หลังจาก 1 ปีต่อมา Intel ได้ออก ไมโครโปรเซสเซอร์ ขนาด 8 บิตออกมาโดยใช้ชื่อว่า 8008 มีชุดคำสั่ง 48 คำสั่ง และอ้างหน่วยความจำได้ 16 Kbyte ซึ่งทาง Intel หวังว่าจะเป็นตัวกระตุ้นตลาดทางด้านชิปหน่วยความจำได้อีกทางหนึ่ง
เมื่อปี 1973 ทาง Intel ได้ออก ไมโครโปรเซสเซอร์ 8080 ที่มีชุดคำสั่งพื้นฐาน 74 คำสั่งและสามารถอ้างหน่วยความจำได้ 64 Kbyte
ไมโครคอมพิวเตอร์ เครื่องแรกของโลก
เมื่อปี 1975 มีนิตยสารต่างประเทศฉบับหนึ่ง ชื่อว่า Popular Electronics ฉบับเดือน มกราคม ได้ลงบทความ เกี่ยวกับเครื่อง ไมโครโปรเซสเซอร์ เครื่องแรกของโลกที่มีชื่อว่า อัลแตร์ 8800 (Altair) ซึ่งทำออกมาเป็นชุดคิท โดยบริษัท MITS (Micro Insumentation And Telemetry Systems) ลักษณะของชุดคิท ก็คือ จะอยู่ในรูปของอุปกรณ์แต่ละชิ้นโดยให้ คุณนำไปประกอบขึ้นใช้เอง
บริษัท MITS ถูกก่อตั้งเมื่อปี 1969 โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อทำตลาดในด้านเครื่องคิดเลข แต่การค้าชลอตัวลง ประธานบริษัท ชื่อ H. Edword Roberts เห็นการไกล คิดเปิดตลาดใหม่ซึ่งจะขายชุดคิด คอมพิวเตอร์ ประมาณเอาไว้ว่าอาจขาย ได้ในจำนวนปีล่ะประมาณ 200-300 ชุด จึงให้ทิมงานออกแบบบและพัฒนาแล้วเสร็จก่อนถึงคริสต์มาส ในปี 1974 แต่เพิ่งมา ประกาศตัวในปีถัดไป สำหรับ CPU ที่ใช้คือ 8080 และคำว่า ไมโครคอมพิวเตอร์ จึงถูกเรียกใช้เป็นครั้งแรกเพื่อชุดคิทคอมพิวเตอร์ชุดนี้
ชุดคิทของ อัลแตร์ นี้ประกอบด้วย ไมโครโปรเซสเซอร์ 8080 ของบริษัท Intel มี เพาเวอร์ซัพพลาย มีแผงหน้าปัดที่ติดหลอดไฟ เป็นแถวมาให้เพื่อแสดงผล รวมถึงหน่วยความจำ 256 Byte ( แหม.. เหมือนของเล่นเราในสมัยนี้ จังงง ) นอกนั้น ยังมี สล๊อต (Slot) ให้เสียบอุปกร์อื่น ๆ เพิ่มได้ แต่ก็ทำให้ MITS ต้องผิดคาด คือ ภายใน เดือนเดียว มีจดหมายส่งเข้ามาขอสั่งซื้อเป็นจำนวนถึง 4,000 ชุดเลยทีเดียว
ด้วยชิป 8080 นี่เองได้เป็นแรงดลใจให้บริษัท ดิจิตอลรีเสิร์ช (Digital Research) กำเนิดระบบปฏิบัติการ(Operating System) ที่ชื่อว่า ซีพีเอ็ม(CP/M หรือ Control Program For Microcomputer) ขึ้นมา ในขณะที่ Microsoft ยังเพิ่งออก Microsoft Basic รุ่นแรกเองน่ะ
ถึงยุค Z80 ส่ะที
เมื่อเดือน พฤศจิกายนปี 1974 ได้มี วิศวกรของ Intel บางคนได้ออกมาตั้งบริษัทผลิตชิปเอง โดยมีชื่อว่า ไซล๊อก (Zilog) เนื่องจาก วิศวกรเหล่านี้ ได้มีส่วนร่ามในการผลิตชิป 8080 ด้วยจึงได้นำเอาเทคโนโลยีการผลิดนี้มาสร้างตัวใหม่ที่ดีกว่า มีชื่อว่า Z80 ยังคงเป็น ชิปขนาด 8 บิต เมื่อได้ออกสู่ตลาดได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก เนื่องจากได้ปรับปรุงข้อบกพร่องต่าง ๆ ที่มีอยู่ใน 8080 จึงทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ หลายต่อหลายยี่ห้อ หันมาใช้ชิป Z80 กัน แม้แต่ซีพีเอ็ม ก็ยังถูกปรับปรุงให้มาใช้กับ Z80 นี้ด้วย *** แม้ในปัจุบันนี้ Z80 ยังคงถูกใช้งาน และนำไปใช้ ในการเรียนการสอน ไมโครโปรเซสเซอร์ ด้วย เช่น ชุดคิดหรือ Single Board Microcomputer ของ ETT, Sila เป็นต้น และ IC ตัวนี้ยังผลิตขาย อยู่ในปัจจุบัน ในราคา ไม่เกิน 100 บาท น่ะจะบอกให้)
Computer เครื่องแรกของ IBM
ในปี 1975 ไอพีเอ็ม ได้ออกเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ เครื่องแรกออกมา แต่ทางไอบีเอ็มได้เรียกเครื่องนี้ว่าเป็น เทอร์มินัลแบบชาญฉลาด ที่สามารถโปรแกรมได้ (Intelligent Programmable Terminal) และตั้งชื่อรุ่นว่า Model 5100 มีหน่วยความจำ 16 Kbyte แล้วยังมีตัวแปลภาษาเบสิก แบบอินเตอร์พรีทเตอร์ (Interpreter) ด้วย และมี ไดรฟ์สำหรับใส่คาร์ทิดจ์เทปในตัว แต่ก็ยังขายไม่ดีเอามาก ๆ เลย เพราะว่าตั้งราคาไว้สูงมากถึง 9,000 เหรียญสหัฐ
ในปลายปี 1980 บริษัทไอบีเอ็มได้เกิดแผนกเล็ก ๆ ขึ้นมาแผนกหนึ่งเรียกว่า Entry Systems Division ภายใต้ทีมของคนชื่อว่า ดอน เอสทริดจ์ (Don Estridge) และนักออกแบบอีก 12 คน โดยได้รับมอบหมายให้พัฒนาเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของไอบีเอ็มโมเด็ล 5100 นั้นเอง โดยนำเอาจุดเด่นของเครื่อง ที่ขายดีมารวมไว้ในการออกแบบเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ของไอบีเอ็ม และผลิตจำหน่ายได้ภายในปีเดียวภายใต้ชื่อว่า ไอบีเอ็มพีซี (IBM PC) ซึ่งถูกเปิดตัวในเดือน สิหาคม ปี 1981 และยอดขายของเครื่องพีซีก็ได้พุ่งอย่างรวดเร็ว ทำให้บริษัทอื่น ๆ จับตามอง
กำเนิด แอปเปิ้ล
ในปี 1976 หลังจาก Stephen Wozniak และ Steve Jobs ได้ร่วมกันก่อตั้งบริษัทแอปเปิลคอมพิวเตอร์ (Apple Computer) และได้นำเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ เครื่องแรกที่ประดิษฐ์จากโรงรถออกมาขายโดยใช้ชื่อว่า Apple I ในราคา 695 เหรียญ บริษัทแอปเปิลได้ผลิตเครื่อง Apple I ออกมาไม่มากนัก ภายในปีเดียวได้ผลิต Apple II ออกมา และรุ่นนี้เป็นรุ่นเปิดศักราชแห่งวงการไมโครคอมพิวเตอร์ และเป็นการสร้างมาตรฐาน ที่ไมโครคอมพิวเตอร์ ที่เกิดมาตามหลังทั้งหมดต้องทำตาม
ประวัติการนำคอมพิวเตอร์มาใช้ในประเทศไทย
ประเทศไทยได้นำคอมพิวเตอร์เข้ามาใช้ในปี พ.ศ.2507 โดยจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยซึ่งนำเข้ามาใช้เพื่อการศึกษา ในระยะเวลาเดียวกันสำนักงานสถิติแห่งชาติก็นำเอาเข้ามาเพื่อใช้ในการคำนวณสำมะโนประชากร นับเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ยุคแรกที่มีใช้ในประเทศไทย ซึ่งคอมพิวเตอร์ที่นำมาใช้นั้นจะเป็นแบบทรานซิสเตอร์ ในปัจจุบันได้มีการนำเอาคอมพิวเตอร์มาใช้กันอย่างแพร่หลาย
ตัวอย่างการคำนวณในวงจร ทรานซิสเตอร์
ตัวอย่างการคำนวณในวงจร ทรานซิสเตอร์
เราลองมาดูตัวอย่างการคำนวณง่าย ๆ เพื่อได้เข้าใจหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ ดังวงจรในรูปที่ 2 ซึ่งใช้ทรานซิสเตอร์ ซึ่งมีค่า เบต้าเป็น 100 เท่า การคำนวณเริ่มจากหาค่า
รูปที่ 1สูตรการคำนวณ
เราลองมาดูตัวอย่างการคำนวณง่าย ๆ เพื่อได้เข้าใจหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ ดังวงจรในรูปที่ 2 ซึ่งใช้ทรานซิสเตอร์ ซึ่งมีค่า เบต้าเป็น 100 เท่า การคำนวณเริ่มจากหาค่า
รูปที่ 1สูตรการคำนวณ
จากตัวอย่าง นี้ ถ้าหากว่า IB มีค่าเปลี่ยนไปมากนั้น โดยลดค่า RB ให้เหลือ 50กิโลโอห์ม จะได้ IB เพิ่มเป็น 2 เท่า คือเป็น 87 ไมโครแอมป์ และ IC มีค่าเป็น 8.7 มิลลิแอมป์ ค่า VCE จะลดลงเหลือ 9 - 8.7 = 0.3 V ลองพิจารณาดูจะพบว่าเมื่อ IB สูง ขึ้นจะได้ VCE ลดลง
รูปที่ 2 ตัวอย่างการคำนวณหาค่าแรงดันและกระแสต่าง ๆ
ถ้าหา VB มีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 9.65 V จะได้ IB เพิ่มขึ้นเช่นกัน เป็น90ไมโครแอมป์ และ จะเป็น ผลก็คือ VRCมึค่าเป็น 9 V และ VCE มีค่าเป็นศูนย์โวลท์ ในกรณีนี้จะถือว่าทรานซิสเตอร์อิ่มตัว (saturation) คือขา C,E เหมือนเป็นสวิทช์ที่ปิดวงจร กรณีนี้จะเกิดกระแส IC ได้มากที่สุด คือ หาได้จาก
การที่เพิ่ม IB ให้มีค่ามากขึ้นนี้ จะทำให้เกิด IC ไหลมากขึ้นด้วยและ IC จะไหลเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนถึงค่า ICmax แล้ว IC จะไม่ไหลเพิ่มขึ้นอีก แม้ว่า IB จะเพิ่มขึ้นอีกเท่าใดก็ตาม จากตัวอย่างนี้ ถ้า IB มีค่าเป็น 100 ไมโครแอมป์ ถ้าคิดตามการคำนวณ จะได้ IC = 10 mA ผลก็คือ VCE มีค่าเป็น -1V ซึ่งเป็นไปไม่ได้ ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึง ว่า มีค่าเกิน ICmax หรือยัง ถ้าเกินก็ แสดงว่าทรานซิสเตอร์อิ่มตัวแล้ว
จริง ๆ แล้ว เมื่อทรานซิสเตอร์อิ่มตัวแรงดัน VCEไม่ได้มีค่าเป็นศูนย์โวลท์เลยทีเดียว แต่ยังมีแรงดันตกคร่อมอยู่ประมาณ ไม่ เกิน 0.2 โวลท์ แต่แรงดันนี้มีค่าน้อยมากจนอาจที่จะตัดทิ้งไปได้
รูปที่ 3 สูตรการหาค่ากระแสอิ่มตัว
วันพฤหัสบดีที่ 21 กรกฎาคม พ.ศ. 2554
องค์ปรกอบ หลักการทำงานของ ทรานซิสเตอร์ (Transister)
การทำงานเบื้องต้นของทรานซิสเตอร์
รูปที่ 3 ทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP เมื่อนำไปใช้งานไม่ว่าจะใช้ในวงจรขยายสัญญาณ (Amplifier) หรือทำงานเป็นสวิตช์ จะต้องทำการไบอัสให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้ โดยใช้หลักการไบอัสดังนี้
1. ไบอัสตรงให้กับรอยต่อระหว่างอิมิตเตอร์กับเบส
2. ไบอัสกลับให้กับรอยต่อระหว่างคอลเลกเตอร์กับเบสดังแสดงในรูป 4
1. ไบอัสตรงให้กับรอยต่อระหว่างอิมิตเตอร์กับเบส
2. ไบอัสกลับให้กับรอยต่อระหว่างคอลเลกเตอร์กับเบสดังแสดงในรูป 4
รูปที่ 1 แสดงการไบอัสทรานซิสเตอร์
ท่านสามารถ พิจารณาการไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ดังรูปที่ 2(a) จะเห็นว่าทำการไบอัสตรงให้กับรอยต่ออิมิตเตอร์-เบส โดยให้ศักดาบวกกับเบส (เพราะเบสเป็น P) และให้ศักดาลบกับอิมิตเตอร์ (เพราะอิมิตเตอร์เป็น N) เช่นเดียวกันต้องให้ไบอัสกลับกับรอยต่อคอลเลกเตอร์-เบส โดยให้ศักดาบวกกับคอลเลกเตอร์ (เพราะคอลเลกเตอร์เป็น N ) และให้ศักดาลบกับเบส (เพราะเบสเป็น P) นี่คือการไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ที่ถูกต้องตามเงื่อนไข 2 ข้อที่กำหนดไว้
การไบอ้สทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ก็กระทำเช่นเดียวกันดังรูปที่ 2(b) ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP เมื่อได้รับไบอัสที่ถูกต้องแล้วจะเกิดกระเสเบส (IB) กระแสคอลเลกเตอร์ (IC) และกระแสอิมิตเตอร์ (IE) ไหลผ่านรอยต่อดัง รูปที่ 2
การไบอ้สทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ก็กระทำเช่นเดียวกันดังรูปที่ 2(b) ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP เมื่อได้รับไบอัสที่ถูกต้องแล้วจะเกิดกระเสเบส (IB) กระแสคอลเลกเตอร์ (IC) และกระแสอิมิตเตอร์ (IE) ไหลผ่านรอยต่อดัง รูปที่ 2
รูปที่ 2 แสดงทิศทางกระแสที่เกิดจากการไบอัสที่ถูกต้อง
ทรานซิสเตอร์ (TRANSISTOR) คือ สิ่งประดิษฐ์ทำจากสารกึ่งตัวนำมีสามขา (TRREE LEADS) กระแสหรือแรงเคลื่อน เพียงเล็กน้อยที่ขาหนึ่งจะควบคุมกระแสที่มีปริมาณมากที่ไหลผ่านขาทั้งสองข้างได้ หมายความว่าทรานซิสเตอร์เป็นทั้งเครื่องขยาย (AMPLIFIER) และสวิทซ์ทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ชนิดสองรอยต่อเรียกด้ายตัวย่อว่า BJT (BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR) ทรานซิสเตอร์ (BJT) ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย เช่น วงจรขยายในเครื่องรับวิทยุและเครี่องรับโทรทัศน์หรือนำไปใช้ในวงจร อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิทซ์ (Switching) เช่น เปิด-ปิด รีเลย์ (Relay) เพื่อควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ เป็นต้น
รูปที่ 3 ทรานซิสเตอร์
โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ชนิดสองรอยต่อหรือ BJT นี้ ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็นต่อกัน โดยการเติมสารเจือปน (Doping) จำนวน 3 ชั้นทำให้เกิดรอยต่อ (Junction) ขึ้นจำนวน 2 รอยต่อ การสร้างทรานซิสเตอร์จึงสร้างได้ 2 ชนิด คือ ชนิดที่มีสารชนิด N 2 ชั้น เรียกว่าชนิด NPN และชนิดที่มีสารชนิด P 2 ชั้น เรียกว่าชนิด PNP โครงสร้างของทรานซิสชนิด NPN และชนิด PNP แสดงดังรูปที่ 4
รูปที่ 4 โครงสร้างของทรานซิสเตอร์
เมื่อพิจารณาจากรูปจะเห็นว่าโครงสร้างของทรานซิสเตอร์จะมีสารกึ่งตัวนำ 3 ชั้น แต่ละชั้นจะต่อลวดตัวนำจากเนื้อสารกึ่งตัวนำไปใช้งาน ชั้นที่เล็กที่สุด (บางที่สุด) เรียกว่า เบส (Base) ตัวอักษรย่อ B สำหรับสารกึ่งตัวนำชั้นที่เหลือคือ คอลเลกเตอร์ (Collector หรือ c) และอิมิตเตอร์ (Emitter หรือ E) นั่นคือทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN จะมี 3 ขา คือ ขาเบส ขาคอลเลกเตอร์ ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์นิยมเขียนทรานซิสเตอร์แทนด้วยสัญลักษณ์ดังรูปที่ 5
รูปที่ 5 สัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์
วันพุธที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ. 2554
วิธีการ เช็คทรานซิสเตอร์ ว่าดีหรือเสีย
วิธีการ เช็คทรานซิสเตอร์ ว่าดีหรือเสีย
การวัดด้วยมิเตอร์แบบเข็ม หลักการวัดเหมือนไดโอด คือ วัดการนำกระแสของ ไดโอดแต่ละตัว เนื่องจากทรายซิสเตอร์มี 2 ประเภท คือ NPN ,PNP ตามตัวอย่างเป็นแบบ NPN
1.การหาชนิด ทรานซิสเตอร์
1.1 เริ่มจากการตั้งย่านการวัดที่ x10
1.2 นำสายมิเตอร์จับขาใดขาหนึ่งของทรานซิสเตอร์ ไว้
1.3 สายมิเตอร์อีกเส้น จับวัดสองขาที่เหลือ ที่ละขา พร้อมกับสังเกต ค.ต.ท ที่วัดได้ว่า ต่ำหรือสูง เราพอประมาณค่า ค.ต.ท ไดโอดที่ดีว่า ประมาณเท่าไรได้ เราสนใจ ค.ต.ท ต่ำ 2 ครั้ง หากไม่ได้ลองเปลี่ยน จับขาอื่นๆที่เหลือ
1.4 ถ้า สายวัดสีแดงจับขา 1 และสายวัดสีดำจับ ขา 2,3 มี ค.ต.ท ต่ำ แสดงว่า ขา1 เป็นขา B
ขา 2,3 เป็น C หรือ E (ต้องหาอีกครั้ง) และทรานซิสเตอร์ เป็นชนิด PNP
1.5 ถ้า สายวัดสีดำจับที่ ขา 1 และ สายแดง จับที่ขา 2,3 มีค.ต.ท ต่ำ แสดงว่า ขา 1 เป็นขา B
ขา 2,3 เป็น C หรือ E (ต้องหาอีครั้งหนึ่ง) และทรานซิสเตอร์เป็นชนิด PNP
การหาขา C และ E ที่เหลือหลังจากเรารู้ขา B และ ชนิดทรานซิสเตอร์แล้ว
2.ทรานซิสเตอร์ ชนิด NPN
ใช้สายวัดสีดำจับที่ขา 2 สีแดง จับที่ขา 3 และจับขา B Short กับสายสีดำที่จับขา2 หรือใช้ปากคีบก็ได้ สังเกต ค.ต.ท เปลี่ยนเป็น ลดลงเป็น ค.ต.ท ต่ำหรือไม่
ถ้า ค.ต.ท สูงเหมือนเดิม ขาที่สายสีดำจับอยู่ ขา 2 เป็นขา E ส่วนขา 3 ที่เหลือเป็น ขา C ให้กลับสายมิเตอร์ ใหม่แล้วทำซ้ำ
ถ้า ค.ต.ท ต่ำ แสดงว่าขา 2 ที่สีดำจับอยู่เป็นขา C ขาที่เหลือเป็นขา E
ทิป 1. หากการวัดไม่เป็นตามที่กล่าวมา อาจเป็นไปได้ว่าโครงสร้างทรานซิสเตอร์ เป็นแบบพิเศษ เช่น มี R คร่อม C-E หรือ คร่อม BC หรือเป็นทรานซิสเตอร์แบบ Darlington ต่อดู datasheet ประกอบด้วย
2.อาจเป็นอุปกรณ์อื่นที่ไม่ใช่ทรานซิสเตอร์ ให้ดูวงจรหรือ datasheet ประกอบ
3.การทริก ขา B ด้วยไฟ DC สำหรับทรานซิสเตอร์ขนาดเล็ก ตั้งมิเตอร์ที่ X10 ถ้าตั้ง X1 ทำให้ทรานซิสเตอร์เสียได้ หรือ power transistor ควรตั้งที่ X1 หากตั้ง X10 ทรานซิสเตอร์ไม่ทำงาน และวัดไม่ได้ผล ที่แน่นอน
การทดสอบเพื่อหาตำแหน่งขาทรานซิสเตอร์
ในการพิสูจน์หาตำแหน่งของทรานซิสเตอร์ โดยการสังเกตดูว่า ขาใดอยู่ใกล้กับขอบเดือยเป็นขา E ขาที่อยู่ตรงข้ามเป็นขา C ส่วนตำแหน่งกลางคือขา B
การทดสอบหาชนิดของทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP
การวัดด้วยมิเตอร์แบบเข็ม หลักการวัดเหมือนไดโอด คือ วัดการนำกระแสของ ไดโอดแต่ละตัว เนื่องจากทรายซิสเตอร์มี 2 ประเภท คือ NPN ,PNP ตามตัวอย่างเป็นแบบ NPN
1.การหาชนิด ทรานซิสเตอร์
1.1 เริ่มจากการตั้งย่านการวัดที่ x10
1.2 นำสายมิเตอร์จับขาใดขาหนึ่งของทรานซิสเตอร์ ไว้
1.3 สายมิเตอร์อีกเส้น จับวัดสองขาที่เหลือ ที่ละขา พร้อมกับสังเกต ค.ต.ท ที่วัดได้ว่า ต่ำหรือสูง เราพอประมาณค่า ค.ต.ท ไดโอดที่ดีว่า ประมาณเท่าไรได้ เราสนใจ ค.ต.ท ต่ำ 2 ครั้ง หากไม่ได้ลองเปลี่ยน จับขาอื่นๆที่เหลือ
1.4 ถ้า สายวัดสีแดงจับขา 1 และสายวัดสีดำจับ ขา 2,3 มี ค.ต.ท ต่ำ แสดงว่า ขา1 เป็นขา B
ขา 2,3 เป็น C หรือ E (ต้องหาอีกครั้ง) และทรานซิสเตอร์ เป็นชนิด PNP
1.5 ถ้า สายวัดสีดำจับที่ ขา 1 และ สายแดง จับที่ขา 2,3 มีค.ต.ท ต่ำ แสดงว่า ขา 1 เป็นขา B
ขา 2,3 เป็น C หรือ E (ต้องหาอีครั้งหนึ่ง) และทรานซิสเตอร์เป็นชนิด PNP
การหาขา C และ E ที่เหลือหลังจากเรารู้ขา B และ ชนิดทรานซิสเตอร์แล้ว
2.ทรานซิสเตอร์ ชนิด NPN
ใช้สายวัดสีดำจับที่ขา 2 สีแดง จับที่ขา 3 และจับขา B Short กับสายสีดำที่จับขา2 หรือใช้ปากคีบก็ได้ สังเกต ค.ต.ท เปลี่ยนเป็น ลดลงเป็น ค.ต.ท ต่ำหรือไม่
ถ้า ค.ต.ท สูงเหมือนเดิม ขาที่สายสีดำจับอยู่ ขา 2 เป็นขา E ส่วนขา 3 ที่เหลือเป็น ขา C ให้กลับสายมิเตอร์ ใหม่แล้วทำซ้ำ
ถ้า ค.ต.ท ต่ำ แสดงว่าขา 2 ที่สีดำจับอยู่เป็นขา C ขาที่เหลือเป็นขา E
ทิป 1. หากการวัดไม่เป็นตามที่กล่าวมา อาจเป็นไปได้ว่าโครงสร้างทรานซิสเตอร์ เป็นแบบพิเศษ เช่น มี R คร่อม C-E หรือ คร่อม BC หรือเป็นทรานซิสเตอร์แบบ Darlington ต่อดู datasheet ประกอบด้วย
2.อาจเป็นอุปกรณ์อื่นที่ไม่ใช่ทรานซิสเตอร์ ให้ดูวงจรหรือ datasheet ประกอบ
3.การทริก ขา B ด้วยไฟ DC สำหรับทรานซิสเตอร์ขนาดเล็ก ตั้งมิเตอร์ที่ X10 ถ้าตั้ง X1 ทำให้ทรานซิสเตอร์เสียได้ หรือ power transistor ควรตั้งที่ X1 หากตั้ง X10 ทรานซิสเตอร์ไม่ทำงาน และวัดไม่ได้ผล ที่แน่นอน
การทดสอบเพื่อหาตำแหน่งขาทรานซิสเตอร์
ในการพิสูจน์หาตำแหน่งของทรานซิสเตอร์ โดยการสังเกตดูว่า ขาใดอยู่ใกล้กับขอบเดือยเป็นขา E ขาที่อยู่ตรงข้ามเป็นขา C ส่วนตำแหน่งกลางคือขา B
การทดสอบหาชนิดของทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP
1. เลือกขาตำแหน่งกลาง แล้วสมมุติให้เป็นขาเบส จากนั้นนำสายวัด(--) ของโอห์มมิเตอร์มาแตะที่ขาเบส ส่วนสายวัด ( + ) ให้นำมาแตะกับสองขาที่เหลือ
2. ถ้าความต้านทานที่อ่านได้จากการแตะขาทั้งสองมีค่าต่ำ สรุปได้ทันทีว่า ขาที่ตำแหน่งกลางเป็นขาเบส และทรานซิสเตอร์ที่ทำการวัดนี้เป็นชนิด PNP
3. สำหรับขาอิมิตเตอร์ คือ ขาที่อยู่ใกล้ตำแหน่งเดือย และขาที่เหลือคือขาคอลเลคเตอร์นั่นเอง
4. ถ้าความต้านทานที่อ่านได้มีค่าสูงให้สลับสายวัด
5. ถ้าความต้านทานที่อ่านได้จากการแตะขาทั้งสองมีค่าต่ำ สรุปได้ทันที ขาตำแหน่งกลางคือขาเบส และเป็นทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
6. ถ้าหากว่าความต้านทานต่ำไม่ปรากฏในทั้งสองกรณี ให้เปลี่ยนเลือกขาอื่นเป็นขาเบส แล้วทำตามขั้นตอนเดิม
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)