บทที่ 1 - tatc · web viewวงจรอะสเตเบ ลม ลต...

แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 1 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบี

บทท่ี 8 วงจรมลัติไวเบรเตอร์

(Multivibrator Circuit)

51. วงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร์ แบบคอลเล็กเตอรคั์ปเปิล

5.1.1 ชนิดของวงจรมลัติไวเบรเตอร์

วงจรมลัติไวเบรเตอร ์(Multivibrator) จดัได้วา่เป็นวงจรสวติชแ์บบหน่ึงซึ่งสามารถผลิตพลัส ์ความถี่ต่างๆออกมาได้ ซึ่งสามารถจดัแบง่ออกเป็นประเภทใหญ่ๆ ได้ 3 ประเภท ได้แก่ วงจร โมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์(Monostable Multivibrator) วงจรไบสเตเบิลมลัติไวเบรเตอร ์(Bistable multivibrator) และวงจร อะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์(astable Multivibrator) และนอกจากน้ีในแต่ละประเภทของวงจรมลัติไวเบเตอรย์งัสามารถจดัเป็นชนิดยอ่ยได้เป็นสองชนิดคือวงจรชนิดอิ่มตัว (Saturated) และชนิดไมอ่ิ่มตัว (Nonsaturated) วงจรมลัติไวเบรเตอรเ์หล่าน้ีเมื่อพจิารณาดใูหดี้จะเหน็วา่ประกอบขึ้นมาจากวงจรง่ายๆ สองวงจรต่อรว่มกันโดยที่สญัญาณเอาต์พุตของวงจรหน่ึง จะถกูนำามาเป็นสญัญาณอินพุตป้อนใหแ้ก่วงจรสวติชว์งจรหน่ึง และสญัญาณเอาต์พุตของวงจรท่ีสองน้ีจะถกูป้อนกลับไปใชเ้ป็นอินพุตของวงจรแรก การคัปปลิ้ง (Coupling) สญัญาณวงจรหน่ึงไปยงัวงจรหนึ่งอาจทำาได้ในลักษณะต่างๆกัน ดังนัน้จงึทำาให้มกีารแบง่วงจรมลัติไวเบรเตอรอ์อกเป็นประเภทต่างๆได้ แต่วธิท่ีีใชก้ันมากคือ วธิคีอลเล็กเตอรคั์ปเปิล (Collector couple) และอิมติเตอรคั์ปเปิล (Emitter couple) ในบทน้ีจะกล่าวถึงเฉพาะวงจรไบสเตเบลิ มลัติไวเบรเตอร ์สำาหรบัวงจรโมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์และวงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์จะได้กล่าวถึงในบทต่อไป

รหสั 3105-2002 วชิา วงจรพลัสเ์ทคนิค ระดับ ปวส.1 ชอ. สอนโดย อาจารย์เสกสรร ศรจีนัทร์

แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 2 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบี 5.1.2 คณุสมบติัทั่วไปของวงจรมลัติไวเบรเตอร์

วงจรไบสเตเบลิ มลัติไวเบรเตอร ์ คือวงจรมลัติไวเบรเตอรป์ระเภทหน่ึง ซึ่งมสีถานะการทำางานที่แน่นอนได้ สอง ลักษณะ วงจรน้ีนิยมเรยีกง่ายๆวา่ วง“จรฟลิบ-ฟลอบ ” (Flip-flop circuit)และในปกติในวงจรพื้นฐานจะประกอบด้วยสิง่ประดิษฐป์ระเภทแอคทีฟ (active element) 2 ตัวสิง่ประดิษฐดั์งกล่าวน้ีอาจจะเป็นทันเนลไดโอด(tunnel diodes) หรอืทรานซสิเตอรแ์บบรอยต่อ(junction transistor) ก็ได้

เพื่อใหง่้ายต่อการศึกษาการทำางานของวงจรไบสเตเบลิ มลัติไวเบรเตอร ์เราจะพจิารณาวงจรพื้นฐานง่ายๆ ของวงจรน้ีโดยใชว้งจรทรานซสิเตอรแ์บบรอยต่อสองตัว ดังแสดงในรูปที่ 5.1

รูปท่ี 5.1 แสดงวงจรพื้นฐานของวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร์

กล่าวคือ ประกอบด้วยวงจรสวติชส์องวงจร วงจรที่ 1 มทีรานซสิเตอร ์T1

เป็นสิง่ประดิษฐป์ระเภทแอคทีฟ และในวงจรที่ 2 มทีรานซสิเตอร ์T2 เป็นสิง่ประดิษฐป์ระเภทแอคทีฟเชน่เดียวกันรหสั 3105-2002 วชิา วงจรพลัสเ์ทคนิค ระดับ ปวส.1 ชอ. สอนโดย อาจารย์เสกสรร ศรจีนัทร์


วงจรสวติชทั์ง้สองน้ีต่อรว่มกันอยู ่โดยที่สญัญาณเอาต์พุตของวงจรที่ หน่ึงจะถกูนำามาใชเ้ป็นสญัญาณอินพุตป้อนเขา้วงจรสวติอีกวงจรหน่ึง หลักการทำางานของวงจรน้ีก็คือ เมื่อมแีรงดันอินพุตจากภายนอกป้อนเขา้ที่อินพุตของวงจรสวติชว์งจรหน่ึงวงจรใด จะทำาใหว้งจรสวติช์ทัง้สองทำางานในสภาวะตรงกันขา้ม (ON และ OFF) และจะคงสภาพน้ีตลอดไป กระทัง่เมื่อได้รบัสญัญาณอินพุตใหมเ่ขา้มาท่ีอินพุตของวงจรสวติชท่ี์อยูใ่นสภาวะ OFF การทำางานของวงจรสวติชทั์ง้สอง ก็จะกลับเป็นตรงกันขา้ม กล่าวคือจากสภาวะ ON เป็นสภาวะ OFF และจากสภาวะ OFF เป็นสภาวะ ON และจะคงสภาพเชน่น้ีต่อไปอีกจนกระทัง่มสีญัญาณอินพุตใหมเ่ขา้มาจงึจะมกีารเปล่ียนแปลงเกิดขึ้น

5.1.3 การทำางานของวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์แบบคอลเล็กเตอรคั์ปเปิล

โดยการพจิารณาวงจรจากรูปที่ 5.1 วงจรสวติชท่ี์ 1 และวงสวติชท่ี์ 2 ก็คือวงจรกลับสญัญาณ (Inverter circuit) ท่ีเหมอืนกันทกุประการ สมมติวา่วงจรสวติชท่ี์ 1 อยูใ่นสภาวะ OFF และวงจรสวติชท่ี์ 2 อยูใ่นสภาวะ ON ดังนัน้ทรานซสิเตอร ์T1 จะคัตออฟ (Cut off)

แรงดันระหวา่งคอลเลคเตอรแ์ละอิมติเตอรข์องทรานซสิเตอร ์T1 คือ +VCC ซึ่งแรงดัน + VCC น้ีจะเป็นสญัญาณอินพุตของวงจรสวติท่ี 2 อันจะทำาใหท้รานซสิเตอร ์T2 ได้รบัไบแอสตรง จงึทำาใหท้รานซสิเตอร ์T2 ทำางานได้ในสภาวะ ON และสมมติวา่ ขนาดของแรงดัน + VCC มค่ีามากพอท่ีจะทำาให้ทรานซสิเตอร ์T2 อยูใ่นสภาวะอ่ิมตัว ได้ทำาใหแ้รงดันสวติชข์องวงจรสวติชว์งจรท่ี 2 มค่ีาเป็น 0 และเน่ืองจากแรงดันระหวา่งคอลเล็กเตอรแ์ละ อิมติเตอรข์องทรานซสิเตอร ์T2 ซึ่งเป็นแรงดันอินพุตของวงจรสวติชท่ี์ 2 ถกูป้อนกลับไปเป็น


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 4 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีสญัญาณอินพุตของ วงจรสวติชว์งจรท่ี 1 ดังนัน้ในกรณีที่ไมม่สีญัญาณอินพุตใดๆป้อนใหแ้ก่วงจรสวติชท่ี์ 1 แล้ว แรงดันลบ คือ –Vbb ท่ีเบสของ T1 ก็จะทำาให้ทรานซสิเตอร ์T1 คัตออฟ และวงจรสวติชทั์ง้สองก็จะคงสภาพเชน่น้ีตลอดไป แรงดันไฟฟา้ลบที่ปรากฏท่ีเบสของทรานซสิเตอร ์T1 ได้รบัแรงดันที่ตกครอ่มตัวต้านทาน R1 ซึ่งมาจากแหล่งจา่ยแรงดัน –Vbb

ดังนัน้ในขณะน้ีวงจรสวติชว์งจรท่ี 1 จะคงสถานะ OFF และวงจรสวติชท่ี์ 1 จะคงสถานะ ON ต่อไปและสถานะของวงจรสวติชทั์ง้สองน้ีจะเปล่ียนแปลงไปได้ก็ต่อเมื่อมแีรงดันภายนอกถกูป้อนเขา้มาที่อินพุตของวงจรสวติชซ์ึ่งมสีถานะเป็น OFF เชน่เมื่อมสีญัญาณอินพุตเขา้ท่ีวงจรสวติชท่ี์ 1 และทำาให้ทรานซสิเตอร ์T1 ทำางานในสภาวะอ่ิมตัว แล้วดังนัน้แรงดันเอาต์พุต ของวงจรสวติชท่ี์ 1 จะมค่ีาเปล่ียน –VCC เป็น 0 โวลต์ (หรอืน้อยมาก) นัน่คือแรงดันอินพุตของวงจรสวติชท่ี์ 2 จะมค่ีาเป็นศูนย ์ทำาใหท้รานซสิเตอร ์T2 เปล่ียนสถานะจาก ON เป็น OFF และมผีลทำาใหแ้รงดันเอาต์พุตของวงจรสวติชท่ี์ 2 เปล่ียนจาก 0 โวลต์ เป็น + Vcc ซึ่งแรงดันน้ีก็คือแรงดันอินพุต ของวงจรสวติช ์ ท่ี 1 ดังนัน้ถึงแมว้า่ไมม่สีญัญาณอินพุตจากภายนอกเขา้มาอีกก็ตาม ทรานซสิเตอร ์T1 ก็ยงัสามารถทำางานอยูใ่นสถานะ ON ได้ตลอดไปเน่ืองจากมีสญัญาณอินพุตจากภายในป้อนอยูต่ลอดเวลานัน้คือ วงจรสวติช ์วงจรที่ 1 จะ ON และวงจรสวติชท่ี์ 2 จะ OFF และจะคงสถานะนี้ต่อไปจนกวา่จะมกีารเปล่ียนแปลงใดๆท่ีอินพุตของวงจรสวติชท่ี์ 2

วงจรสวติชใ์นรูปท่ี 5.1 อาจเขยีนใหมไ่ด้ดังแสดงในรูปท่ี 5.2 ซึ่งจะเหน็วา่เป็นวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบคอลเล็กเตอรคั์ปปล้ิง (collector – coupling) โดยทรานซสิเตอรตั์วหน่ึงจะทำางานอยูใ่นสภาวอ่ิมตัว และอีกตัวหน่ึงจะอยูใ่นสภาวะคัตออฟ ทัง้น้ีเน่ืองจากค่าความต้านทานของตัวต้านทานของวงจรสวติชทั์ง้สองแตกต่างกันบา้งเล็กน้อย วงจรน้ีจะคงสภาพเชน่น้ีตลอดไปจนกวา่จะมกีารเปล่ียนแปลงใดๆที่ อินพุตหรอืมวีงจรทรกิเกอร ์(trigger circuit) ถกูนำามาต่อรว่มรหสั 3105-2002 วชิา วงจรพลัสเ์ทคนิค ระดับ ปวส.1 ชอ. สอนโดย อาจารย์เสกสรร ศรจีนัทร์


ด้วย วงจรน้ีเรยีนวา่ วงจรจุดฉนวน ซึ่งจะมผีลทำาใหว้งจรไบสเตเบลิมลั“ ”ติไวเบรเตอร ์มกีารทำางานได้และถกูนำาไปใชง้านได้อยา่งมปีระโยชน์ยิง่วงจรจุดชนวนน้ีจะกล่าวถึงโดยละเอียดในบทต่อๆไป

รูปท่ี 5.2 แสดงวงจรมลัติไวเบรเตอรแ์บบคอลเล็กเตอรคั์ปเปิล

52. พารามเิตอรข์องวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบคอลเล็กเตอรคั์ปเปิล 5.2.1 การหาค่าอุปกรณ์ท่ีประกอบเป็นวงจร

ตัวอยา่งท่ี 1 จากวงจรท่ีแสดงในรูปที่5.2 จงออกแบบวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบคอลเล็กเตอรคั์ปปล้ิงชนิดอ่ิมตัว (saturated collector-coupling bistable multvibrator) ใหค้ณุสมบติัดังน้ี e0 = 10 vpeak , Ic = 30 mA วงจรน้ีทำางานได้ในยา่นอุณหภมูสงูถึง 65 C โดยกำาหนดให้รหสั 3105-2002 วชิา วงจรพลัสเ์ทคนิค ระดับ ปวส.1 ชอ. สอนโดย อาจารย์เสกสรร ศรจีนัทร์

แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 6 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีทรานซสิเตอรท่ี์ใชเ้ป็นซลิิกอนแบบ NPN มค่ีา hFEmin = 30 , ICBO = 0.5 A ท่ีอุณหภมู ิ20Cและมแีหล่งจา่ยแรงดันกระแสตรง (D.C. Sources) ค่า 10 โวลต์อยู ่2 ตัว

วธิทีำา สมมติวา่ VBEoff = -0.5 V.ดังนัน้การอกกแบบวงจรก็คือการกำาหนดค่า R1,R2 และ RL ในวงจรท่ี

5.2 นัน้เอง ขัน้ตอนในการออกแบบก็คือหาค่า RL จากการพจิารณาขณะท่ีทรานซสิเตอรท์ำางานในสภาวะ ON ดังใน

รูปท่ี 5.3

รูปท่ี 5.3 แสดงลักษณะทรานซสิเตอรใ์นสภาวะ ON

นัน้คือ

ค่าความต้านทานท่ีวางขายมกัมค่ีา 300 ดังนัน้เราจงึควรเลือกค่า RL = 300 เพื่อใหแ้น่ใจวา่จะทำาใหไ้ด้กระแส IC = 30 mA



2. จากวงจรดังกล่าวในรูปท่ี 5.2 พจิารณาวา่ T2 อยูใ่นสภาวะ ON และ T1 อยูใ่นสภาวะ OFF ดังนัน้สว่นหน่ึงของวงจรอาจเขยีนเปรยีบเทียบได้ดังในรูปท่ี 5.4

3. จากวงจรเปรยีบเทียบในรูปท่ี 5.4 สามารถเขยีนสมการโหนด (node equation) ได้นัน้คือสมการกระแสของวงจรเปรยีบเทียบน้ีเขยีนได้วา่

รูปท่ี 5.4 แสดงวงจรเปรยีบเทียบของสว่ยหน่ึงของวงจรในรูปที่ 5.2 เมื่อพจิารณาวา่ T2 อยูใ่นสภาวะ ON และ T1 อยู ่ ในสภาวะ OFF

ดังนัน้

หรอื



(สภาวะ ON)

4. จากวงจรดังแสดงในรูปที่ 8.2 พจิารณาวา่ T2 อยูใ่นสภาวะ ON และ T1 อยูใ่นสภาวะ OFF ดังนัน้สว่นหน่ึงของวงจรอาจเขยีนวงจรเปรยีบเทียบได้ดังในรูปที่ 5.5

5. จากวงจรเปรยีบเทียบในรูปท่ี 5.5 สามารถเขยีนสมการโหนดได้

รูปท่ี 5.5 แสดงวงจรเปรยีบเทียบของสว่นหน่ึงของวงจรในรูปที่ 5.2 เมื่อพจิารณาวา่ T1 อยูใ่นสภาวะ OFF และ T2 อยูใ่นสภาวะ ON

นัน่คือ สมการกระแสของวงจรเปรยีบเทียบน้ีเขยีนได้วา่ โดยท่ี ท่ีอุณหภมู ิ 25 Cรหสั 3105-2002 วชิา วงจรพลัสเ์ทคนิค ระดับ ปวส.1 ชอ. สอนโดย อาจารย์เสกสรร ศรจีนัทร์

แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 9 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบี หรอื ที่อุณหภมู ิ 35 C ท่ีอุณหภมู ิ 45 C ท่ีอุณหภมู ิ 55 C ท่ีอุณหภมู ิ 65 C


จะเหน็วา่กระแส มค่ีาน้อยมากเมื่อเปรยีบเทียบกับกระแสอ่ืน ดังนัน้อาจไมน่ำามาพจิารณาก็ได้ นัน่คือ

หรอื (สมการ OFF)

เมื่อแทนค่า ในสมการ ON จะได้วา่

จากสมการขา้งบนสามารถหาค่า R1 ได้ โดยใชว้ธิกีารแก้สมการกำาลัง

สอง ดังนัน้


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 10 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบี R1

แต่ค่าความต้านทานที่วางขายและมคี่าใกล้เคียงกับค่าท่ีคำานวณได้ก็คือ 6.8 k และ 8.2 k ดังนัน้เราจงึเลือกค่า R1 = 6.8 k ทัง้น้ีก็เพื่อใหแ้น่ใจได้วา่จะทำาใหไ้ด้กระแสเบสที่มค่ีามากพอสำาหรบัการทำาใหท้รานซสิเตอร์ทำางานในสภาวะ ON ได้อยา่งเต็มท่ี

และดังนัน้

R2

5.2.2 เลือกอุปกรณ์ตามค่ามาตรฐานค่าความต้านทานท่ีมคี่ามาตรฐานใกล้เคียงกับค่าท่ีคำานวณได้ คือ 82 k

และ 100 k ดังนัน้เราจงึเลือกค่า R2 = 82 k ทัง้น้ีเพื่อใหแ้น่ใจวา่ ทรานซสิเตอร ์ OFF อยา่งสมบูรณ์ ดังนัน้จงึสรุปได้วา่ค่าต่าง ๆ ท่ีใชใ้นวงจรก็คือ R1 = 6.8 k, R2 = 82 k, และ RL = 300

ตัวอยา่งท่ี 1 จากวงจรในรูปท่ี 5.6 ซึ่งได้จากการคำานวณออกแบบ จงแสดงใหเ้หน็วา่ ผลจากการคำานวณออกแบบวงจรน้ีเป็นไปอยา่งถกูต้อง และวงจรน้ีสามารถทำางานตามที่ต้องการได้อยา่งสมบูรณ์จากโจทยส์รุปได้วา่

1. จะต้องพสิจูน์ใหเ้หน็วา่ทรานซสิเตอรส์ามารถทำางานในสภาวะ ON ได้อยา่งสมบูรณ์ คือเป็นสภาวะอ่ิมตัว



รูปท่ี 5.6

2. จะต้องพสิจูน์ใหเ้หน็วา่ ทรานซสิเตอรส์ามารถทำางานในสภาวะ OFF ได้อยา่งสมบูรณ์ คือเป็นสภาวะคัตออฟ การวเิคราะหข์ัน้ท่ี 1 สามารถทำาได้ดังน้ี คือ

3.จากวงจรแสดงใหเ้หน็ในรูปที่ 5.6 เขยีนวงจรเปรยีบเทียบการทำางาน

สว่นหน่ึงของวงจรได้ดังในรูปที่ 5.7 โดยพจิารณาวา่ทรานซสิเตอร ์ T2 อยูใ่นสภาวะ ON และทรานซสิเตอร ์ T1 อยูใ่นสภาวะ OFF พจิารณาจากรูปท่ี 5.7 จะเหน็วา่สามารถเขยีนสมการโหนดได้ ดังน้ี

กระแสเบสน้ีคือค่าที่คำานวณได้ และไหลจรงิในวงจรซึ่งได้จากการออกแบบวงจรดังกล่าวมาแล้ว และจากรูปท่ี 5.8 ซึ่งเป็นวงจรเปรยีบเทียบแสดงการทำางานอีกสว่นหน่ึงของวงจรจะสามารถเขยีนสมการได้ดังน้ี



รูปท่ี 5.7 และรูปท่ี 5.8

และเมื่อพจิารณาวา่กระแส ICBO = 0ดังนัน้ โดย

ดังนัน้ Ic จาก


ค่ากระแส IB คือกระแสเบสท่ีน้อยที่สดุท่ีจะทำาใหท้รานซสิเตอร ์ T2 ทำางานในสภาวะ ON ได้อยา่งอ่ิมตัวอยา่งสมบูรณ์ ซึ่งจะทำาใหไ้ด้ค่ากระแส IB ท่ีได้จากการออกแบบ IB = 1.24 mA มค่ีามากพอ ( มากกวา่ IB =


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 13 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบี1.07 mA ) ท่ีจะทำาใหท้รานซสิเตอร ์ T2 ทำางานในสภาวะ ON ได้อ่ิมตัวอยา่งสมบูรณ์การวเิคราะหข์ัน้ตอนที่ 2 สามารถทำาได้ดังน้ีคือ

จากวงจรเปรยีบเทียบแสดงการทำางานสว่นหน่ึงของวงจรในรูปท่ี 5.6 ซึ่งแสดงได้ในรูปที่ 5.8 โดยพจิารณาวา่ T2 อยูใ่นสภาวะ ON และ T1 อยู่ในสภาวะ OFF สามารถเขยีนสมการโหนดได้วา่


ซึ่งปกติเมื่อทรานซสิเตอร ์T1 ทำางานในยา่นคัตออฟ อยา่งสมบูรณ์ ค่าของ VBEoff = 0.0 V ดังนัน้ผลจากการออกแบบวงจรใหค่้า VBEoff = 0.488 V ซึ่งมค่ีาน้อยกาวา่ 0.0 V ทำาใหเ้ชื่อได้วา่ทรานซสิเตอร ์T1 จะทำางานยา่นคัตออฟได้อยา่งสมบูรณ์

การวเิคราะหท์ัง้สองขัน้ดังกล่าวมาแล้วนัน้เป็นการพสิจูน์วา่ทรานซสิเตอร ์T1 ทำางานในสภาวะ ON ได้อ่ิมตัวอยา่งสมบูรณ์ ดังนัน้ผลการออกแบบวงจรดังแสดงในรูปที่ 8.6 จงึเป็นไปอยา่งถกูต้องโดยที่วงจรสามารถทำางานได้ผลตามที่ต ้อ ง ก า ร ท กุ ป ร ะ ก า ร



53. คณุสมบติัของวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบอิมิตเตอรคั์ปเปิล

วงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบอิมิตเตอรคั์ปเปิลน้ีมลัีกษณะคล้ายกับวงจรไบสเตเปิลมลัติไวเบรเตอรแ์บบคอลเล็กเตอรคั์ปเปิล ซึ่งได้กล่าวมาแล้วในเรื่องที่ 8 แต่ก็มสีว่นท่ีแตกต่างกันบา้งทำาใหม้คีณุสมบติัที่แตกต่างกัน ซึ่งจะกล่าวต่อไปในเรื่องน้ี รวมทัง้ขอ้ดีและขอ้เสยีของวงจรแบบน้ี เมื่อเปรยีบเทียบกับวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบคอลเล็กเตอรคั์ปเปิลก้จะได้ถกูนำามาพจิารณาด้วย

531. . วงจรพื้นฐานลักษณะวงจรพื้นฐานของ วงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบอิมิตเต

อรคั์ปเปิล แสดงได้ดังรูปท่ี 59. การทำางานของวงจรแบบน้ี โดยทัว่ไปนิยมใชแ้บบอ่ิมตัว มากกวา่แบบไมอ่ิ่มตัว โดยเฉพาะในงานอุตสาหกรรม ซึ่งทรานซสิเตอรท่ี์ใชใ้นวงจรแบบอิมิตเตอรจ์ะต้องมค่ีา เวลาสะสม “ ” (storage time) น้อยมาก อยา่งไรก็ดีวงจรแบบไมอิ่่มตัวก็สามารถนำาไปใชง้านได้ได้เป็นอยา่งดี โดยเฉพาะในงานประเภทท่ีเป็นสวติชซ์ึ่งมคีวามเรว็ในการทำางานสงูมาก และในบทน้ีจะกล่าวถึงเฉพาะกรณีของวงจรซึ่งมกีารทำางานแบบอ่ิมตัว

หลักการง่าย ๆ ของวงจรไบสเตเบลมลัติไวเบรเตอรแ์บบอิมิตเตอรคั์ปเปิลน้ีเหมอืนกันกับวงจรของวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบคอลเล็กเตอร ์กล่าวคือเมื่อทรานซสิเตอรตั์วหน่ึงในวงจรทำางานอยูใ่นสภาวะ ON อยา่งอ่ิมตัว ทรานซสิเตอรอี์กตัวหน่ึงก็จะไมท่ำางานคือ OFF และอยูใ่นยา่นคัตออฟ และจะอยูใ่นสภาวะน้ีตลอดไปจนกวา่จะมแีรงดันไบอัสจากภายนอกถกูป้อนเขา้มาสถานะการทำางานก็จะกลับเป็นตรงกันขา้ม โดยทรานซสิเตอรซ์ึ่ง ON จะเปล่ียนเป็น OFF และทรานซสิเตอรซ์ึ่ง OFF จะเปล่ียนเป็น ON ซึ่งเวลาของการเปล่ียนแปลงสถานะการทำางานน้ีจะเรว็มาก วงจรพื้นฐานจากรูปที่ 59. สามารถเขยีนใหมไ่ด้ดังแสดงในรูปท่ี 510. เพื่อสะดวกแก่การนำาไปใช้ประกอบการอธบิายการทำางานของวงจรนี้รหสั 3105-2002 วชิา วงจรพลัสเ์ทคนิค ระดับ ปวส.1 ชอ. สอนโดย อาจารย์เสกสรร ศรจีนัทร์


รูปท่ี 59. แสดงวงจรพื้นฐานของวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบอิมิตเตอรคั์ปเปิล

532. . การทำางานของวงจรจากรูปที่ 510. สมมุติวา่ทรานซสิเตอรT์1 อยูใ่นสภาวะ ON และเป็น

ยา่นอ่ิมตัวทรานซสิเตอร ์T2 อยูใ่นสภาวะ OFF โดยอยูใ่นยา่นคัตออฟ กระแสอิมิตเตอร ์ของทรานซสิเตอร ์T1 จะไหลผ่านตัวต้านทานอิมิตเตอรร์ว่ม RE ดังนัน้จงึทำาใหเ้กิดแรงดันตกครอ่มตัวต้านทาน RE แรงดันที่ตกครอ่ม RE นี้จะมผีลทำาใหท้รานซสิเตอร ์ทัง้สองได้รบัแรงดันไบแอสยอ้นกลับ กระแส I2 ซึ่งไหลจากกราวด์ผ่านตัวต้านทาน R2 ตรงไปยงั Vcc จะทำาใหเ้กิดแรงดันตกครอ่ม R2 ซึ่งมผีลทำาใหท้รานซสิเตอร ์T1 ได้รบัแรงดันไบแอสตรง (ดังในรูป) ดังนัน้ T1 จะสามารถทำางานในสภาวะ ON และอยูใ่นยา่นอิ่มตัวได้ก็ต่อเมื่อแรงดันตกครอ่ม R2 มคี ่ามากกวา่ ผลรวมของแรงดันตกครอ่ม RE และ VBEsat จากที่ทรานซสิเตอร ์T1 อยูใ่นสภาวะ ON จะทำาให ้T2 อยูใ่นภาวะ OFF เนื่องจากแรงดันที่ตกครอ่ม RE จะมค่ีามากกวา่แรงดันท่ีตกครอ่ม R4

พจิารณาจากรูปท่ี 510. ถ้าหากท่ีจุด 2 (เบสของทรานซสิเตอร ์T1

) มศัีกดาเป็นศูนย ์(เมื่อเทียบกับกราวด์) ทรานซสิเตอร ์T1 ก็จะเริม่หยุดทำางานเปล่ียนเป็นสภาวะ OFF ศักดาท่ีคอลเล็กเตอรข์องทรานซสิเตอร ์T1 จะ


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 16 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีมค่ีาเพิม่เป็น Vcc ดังนัน้ที่จุด 4 (แรงดันตกครอ่ม R4 ) จะมค่ีาเป็นบวกเพิม่มากขึ้น ผลจากแรงดันตกครอ่ม R4 เพิม่ขึ้นน่ีเองจะทำาใหท้รานซสิเตอร ์T2 ได้รบัแรงดันไบแอสตรงและเริม่ทำางานเปล่ียนเป็นสภาวะ ON และแรงดันท่ีจุด 1 ก็จะมีค่าลดลงด้วย นัน้คือเมื่อมกีารลัดวงจรจากจุด 2 และกราวด์ชัว่ขณะหน่ึง ขณะใดก็ตามจะมผีลทำาใหเ้กิดการเปล่ียนแปลงสถานการณ์การทำางานของวงจรทันที

รูปท่ี 510. แสดงวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบอิตมเิตอรคั์ปเปิล 54. พารามเิตอรข์องวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบอิมิตเต

อรคั์ปเปิล 541. . การคำานวณออกแบบวงจรไบสเตเบลิ มลัติไวเบรเตอรแ์บบอิ

มติเตอรคั์ปเปิลตัวอยา่งท่ี 1 จากวงจรดังแสดงในรูปที่ 59. จงออกแบบวงจรไบสเต

เบลิแบบอิมิตเตอรคั์ปเปิลซึ่งมคีณุสมบติัดังน้ี EO = 10 Vpeak ,IC = 20 mA กำาหนดใหท้รานซสิเตอรท์ัง้สองตัวท่ีใชเ้ป็นชนิดซลิิกอนชนิด NPN มีค่า hFEmin = 15 , ICBO 0 และมแีหล่งจา่ยแรงดันกระแสตรง 15 V สมมุติวา่ VBEoff = -0.5 V โดยใหค้ำานวณหาค่าที่เหมาะสมของ R1, R2, RL และ RE ตามลำาดับรหสั 3105-2002 วชิา วงจรพลัสเ์ทคนิค ระดับ ปวส.1 ชอ. สอนโดย อาจารย์เสกสรร ศรจีนัทร์

แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 17 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีวธิทีำา

ขัน้ตอนท่ี 1 หาค่าความต้านทานของ RL และ RE ได้จากการพจิารณาวงจรของทรานซสิเตอรท่ี์อยูใ่นสภาวะ ON ดังในรูปท่ี 511. โดย

รูปท่ี 511. แสดงวงจรของทรานซสิเตอรท่ี์อยูใ่นสภาวะ ON ………………(1) เมื่อ ดังนัน้ ……………...(2)

……………...(3) ……………...(4)

จ า ก ส ม ก า ร ท ี่ 1 จ ะ ไ ด ้ว า่ ………………….(5) ………………….(6)



………………….(7)

………………….(8)

…………………(9)

เลือกค่า RE ท่ีใชง้านจรงิเท่า 220 โอหม์

…………………(10)

เลือกค่า RL ท่ีใชง้านจรงิเท่า 510 โอหม์

ขัน้ตอนท่ี 2 จากรูปท่ี 59. อาจเขยีนเป็นวงจรเปรยีบเทียบแสดงการทำางานบางสว่นได้ดังแสดงในรูปท่ี 512. โดยท่ีทรานซสิเตอร ์T1 อยูใ่นระหวา่ง OFF และทรานซสิเตอร ์T2 อยูใ่นสภาวะ ON



รูปท่ี 512. แสดงวงจรเปรยีบเทียบการทำางานบางสว่นของวงจรสมบูรณ์ เมื่อ

ทรานซสิเตอร ์T1 อยูใ่นระหวา่ง OFF และทรานซสิเตอร ์T2 อยูใ่นสภาวะ ON

จากรูปท่ี 5.12 เขยีนสมการโหนดได้ดังน้ี

……………………(11)

……………………(12) ……………………(13)

สมการ ON ……………………(14)



ขัน้ตอนท่ี 3 จากรูปท่ี 5.9 อาจเขยีนเป็นวงจรเปรยีบเทียบแสดงการทำางานบางสว่นได้ดังแสดงในรูปท่ี 5.13 โดยท่ีทรานซสิเตอร ์T1 อยูใ่นระหวา่ง ON และทรานซสิเตอร ์T2 อยูใ่นสภาวะ OFF

รูปท่ี 5.13 แสดงวงจรเปรยีบเทียบการทำางานบางสว่นของวงจรสมบูรณ์เมื่อทรานซสิเตอร์

T1 อยูใ่นระหวา่ง ON และทรานซสิเตอร ์T2 อยูใ่นสภาวะ OFF

จากรูปท่ี 5.13 เขยีนสมการโหนดได้ดังน้ี

………………….(15) ………………….(16) ………………….(17) ….………(18)



สมการ OFF ..……………….(19)

ขัน้ตอนท่ี 4 ใชส้มการ ON และสมการ OFF ในการหาค่าความต้านทาน R1 และ R2 นำาสมการท่ี(19) แทนลงในสมการท่ี (14)

..………………..(20)

จดัใหอ้ยูใ่นรูปสมการกำาลังสอง

หาค่า R1 ด้วยสมการควอดราติก



เลือกค่า R1 ท่ีใชง้านจรงิเท่ากับ 5.6 กิโลโอหม์ หาค่า R2 โดยแทนค่า R1 ในสมการท่ี (19) จะได้

เลือกค่า R2 ท่ีใชง้านจรงิเท่ากับ 27 กิโลโอหม์

5.4.2 การเลือกอุปกรณ์ตามค่ามาตรฐานในขัน้ตอนที่ 1 เราเลือกใชค่้า RE ค่า 220 โอหม์ ได้ เน่ืองจากมวีางขาย

ในท้องตลาด สว่นค่า RL ท่ีมวีางขายและใกล้เคียงค่าที่คำานวณ (515 โอหม์)ได้ก็คือ 510 โอหม์ และ 560 โอหม์ ดังนัน้เราจงึเลือกใชค่้า RL เท่ากับ 510 โอหม์ เพื่อใหแ้น่ใจวา่กระแส IC จะต้องมค่ีาไมน้่อยกวา่ 20 มลิลิแอมป์

ในขัน้ตอนที่ 5 พจิารณาวา่ R1 เป็นโหลดของทรานซสิเตอรซ์ึ่งอยูใ่นสภาวะ OFF ดังนัน้ค่า R1 จงึควรมค่ีามากเพื่อแน่ใจวา่ ทรานซสิเตอรจ์ะคัตออฟได้อยา่งสมบูรณ์ เราจงึควรเลือกค่า R1 เท่ากับ 5.859 กิโลโอหม์ แต่ค่ามาตรฐานที่วางขายม ี5.6 กิโลโอหม์ และ 6.8 กิโลโอหม์ ดังนัน้ค่า R1 ท่ีเลือกใช้ก็คือ 5.6 กิโลโอหม์ เพื่อแน่ใจวา่กระแสเบสมค่ีามากพอสำาหรบัวงจรขณะทำางานในภาวะ ON สว่นค่า R2 ท่ีมวีางขายและใกล้เคียงค่าที่คำานวณ (30.75 กิโลโอหม์)ได้ก็คือ 27 กิโลโอหม์ และ 33 กิโลโอหม์ ดังนัน้เราจงึเลือกใชค้่า R2


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 23 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีเท่ากับ 27 กิโลโอหม์ เพื่อใหแ้น่ใจได้วา่จะทำาให ้ทรานซสิเตอรคั์ตออฟได้อยา่งสมบูรณ์

สรุปได้วา่เพื่อใหว้งจรทำางานได้อยา่งสมบูรณ์ และถกูต้องตามต้องการค่าความต้านทานที่เหมาะสมก็คือ RL เท่ากับ 510 โอหม์ RE เท่ากับ 220 โอหม์ R1 เท่ากับ 5.6 กิโลโอหม์ และ R2 เท่ากับ 27 กิโลโอหม์ ดังแสดงในรูปที่ 5.14

รูปท่ี 5.14 แสดงวงจรไบสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรแ์บบอิมิตเตอรคั์ปเปิลท่ีสามารถทำาได้จรงิ


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 24 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบี5.5 คณุสมบติัของวงจรโมโนสเตเบลิมลัตไวเบรเตอร ์( Monostable multivibrator )

วงจรโมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรเ์ป็นวงจรมลัติไวเบรเตอรท์ี่มกีารเปล่ียนแปลงการทำางานเมื่อมสีญัญาณอินพุตมาควบคมุการทำางาน การทำางานของวงจรแต่ละครัง้จะทำางานเพยีงสภาวะเดียว โดยที่วงจรหนึ่งจะทำางานตลอดเวลาสว่นอีกวงจรหน่ึงจะคัตออฟตลอดเวลา วงจรจะอยูใ่นสภาวะเชน่น้ีจนกวา่จะมสีญัญาณอินพุตมากระตุ้น สภาวะการทำางาสนจะกลับกันชัว่ขณะ คือวงจรที่ทำางานอยูจ่ะคัตออฟ วงจรที่คัตออฟอยูจ่ะท ำางานแทน หลังจากชว่งเวลาที่กำาหนดไวห้มดลง วงจรจะกลับไปอยูใ่นสภาวะเดิม เวลาดังกล่าวจะถกูกำาหนดโดยค่าของเวลาคงที่ RC วงจรจะกลับไปอยูใ่นสภาวะเดิมจนกวา่กระทัง่มอีินพุตใหม่ป้อนเขา้มาอีก

วงจรโมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์น ี้จะประกอบไปด้วยวงจรกลับสญัญาณ (inverter circuit) สองวงจร ซื่งเอาต์พุตของวงจรกลับสญัญาณวงจรแรก จะถกูนำามาเป็นอินพุตของวงจรที่สอง โดยวธิี อาร-์ซ ีคัปปลิ้ง (R-C coupling) และเอาตพุตของวงจรที่สองจะถกูนำาเอามาเป็นอินพุต ของวงจรแรกโดยวธิรีซีสิทีฟคัปปลิ้ง (resistive coupling) สญัญาณแรงดันที่ใชเ้ป็นสญัญาณทรกิเกอรข์องวงจรน้ี โดยปกติมกัมลัีกษณะแบบสญัญาณดิฟเฟอเรนชเิอต ที่มคีร ึง่ล่างเพยีงครึง่เดียว และจะทำาใหท้ี่เอาต์พุตของวงจรโมโนสเตเบิลมลัติไวเบรเตอรน์ี้มรี ูปรา่งเป็นคลื่นรูปสีเ่หลี่ยมมุมฉาก (rectangular) สญัญาณเอาต์พุตที่ได้นี้ มกัถกูนำาไปใชใ้นการควบคมุวงจรพลัสอ์ื่นๆ เชน่ วงจรเกต (Gate circuit) เป็นต้น และวงจรมลัติไวเบรเตอรแ์บบนี้อาจถกูเรยีกอีกอยา่งหนึ่งได้วา่ "วงจรถ่วงสญัญาณ" (delay circuit) และวงจรโมโนสเตเบิลมลัติไวเบรเตอรน์ี้บางครัง้ก็จะเรยีกวา่ "วนัชอ๊ตมลัติไวเบรเตอร"์ (one-shot multivibrator)แสดงดังรูปที่ 5.15



( ก ) วงจร

(ข) รูปของสญัญาณตามจุดต่างๆรูปท่ี 5.15 วงจรโมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร์

551. . การทำางานของวงจร



จากรูปท่ี 515. เป็นวงจรโมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์ ประกอบด้วยทรานซสิเตอร ์ 2 ตัว ในการทำางานสภาวะปกติท่ียงัไมม่สีญัญาณอินพุตป้อนเขา้มา ทรานซสิเตอร ์ Q1 จะไมน่ำากระแส (OFF) สว่นทรานซสิเตอร ์ Q2

จะนำากระแส (ON) เป็นสภาวะเสถียรภาพของวงจร ตัวเก็บประจุ C จะประจุแรงดันถึงค่า VCC มขีัว้แรงดันซา้ยบวกขวาลบแสดงดังรูป

ท่ีเวลา t-1 วงจรแบง่แรงดัน R1 และ R2 รว่มกับแหล่งจา่ยแรงดัน VBB จา่ยแรงดันไบแอส ยอ้นกลับใหท้รานซสิเตอร ์Q1 ทำาใหท้รานซสิเตอร ์ Q1 ไมน่ำากระแส (OFF) ในสภาวะเสถียรภาพน้ี เมื่อมสีญัญาณพลัสแ์บบลบป้อนเขา้มาท่ีเบสของทรานซสิเตอร ์ Q2 ท่ีเวลา t+1 ทำาใหท้รานซสิเตอร ์ Q2 กลับไปอยูใ่นสภาวะไมน่ำากระแส (OFF) ขาคอลเล็กเตอรข์องทรานซสิเตอร ์ Q2 จะมแีรงดันค่อยๆ เพิม่ขึ้นจนถึงค่า VCC มผีลทำาใหข้าเบสของทรานซสิเตอร ์ Q1 นำากระแส (ON) จนถึงจุดอ่ิมตัวเสมอืนขาคอลเล็กเตอรข์องทรานซสิเตอร ์Q1

ถกูต่อลงกราวด์ ทำาใหแ้ผ่นเพลตขัง้บวกของตัวเก็บประจุ C ถกูต่อลงกราวด์แสดงได้ดังรูปที่ 516.

รูปท่ี 516. แสดงสภาวะการคายประจุของ C ผ่านทรานซสิเตอร์



ท่ีเวลา t+1 ทรานซสิเตอร ์ Q2 ได้รบัแรงดันไบแอสกลับมขีนาดแรงดันเท่ากับ VCC ตัวเก็บประจุ C ประจุแรงดันจาก -VCC จนถึง +VCC ผ่านตัวต้านทาน R และทรานซสิเตอร ์ Q1 แรงดันที่ถกูประจุไวท่ี้ตัวเก็บประจุ C เป็นแรงดัน 0 V ทรานซสิเตอร ์ Q2 เริม่นำากระแสอีกครัง้เมื่อตัวเก็บประจุ C เริม่ประจุแรงดันเป็นขัว้ตรงขา้มชว่งเวลาท่ีทรานซสิเตอร ์ Q2 ไมน่ำากระแส ่คือชว่งเวลาท่ีเป็นแรงดันพลัสอ์อกเอาต์พุต eO ในชว่งเวลา t ตามรูปท่ี 516. ( ข )แรงดันที่ตกครอ่มตัวเก็บประจุ C จะทำาใหท้รานซสิเตอร ์ Q2 ได้รบัแรงดันไบแอสยอ้นกลับดังนัน้ทรานซสิเตอร ์ Q2 จะคงสภาพ OFF ต่อไป กระทัง่แรงดันน้ีมคี่าเป็น 0 V ชว่งเวลาซึ่งทรานซสิเตอร ์ Q2 มสีภาพ OFF อยูน้ี่ก็คือ "ขนาดความกวา้งของพลัส์" (pulse duration time) t ท่ีเอาท์พุตนัน่เอง

552. . ความกวา้งของพลัสท่ี์เอาต์พุตจากรูปวงจรท่ี 516. ชว่งเวลาซึ่งตัวเก็บประจุ C ใชใ้นการเก็ปประจุ

กระทัง่มแีรงดันตกครอ่มเป็น 0 V โดยทำาใหม้กีระแสไหลผ่านตัวต้านทาน R อาจหาได้จากสมการของการเก็บประจุดังน้ี

ซึ่งในกรณีของวงจรโมโนสเตเบลิเมื่อแทนค่าต่างๆ ลงในสมการจะเขยีนได้วา่

ในทางปฏิบติัค่ารงดันที่ตกครอ่มตัวเก็บประจุจะมค่ีาเพยีง 90 % ของค่า VCC



ดังนัน้ชว่งเวลาอยา่งน้อยท่ีสดุจะต้องใหส้ำาหรบัการทรกิเกอรว์งจรโมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรก์็คือ T โดยท่ี T

แรงดันที่ไบอัสกลับที่จา่ยใหร้อยต่อท่ีจา่ยใหอิ้มิตเตอรก์ับเบสของทรานซสิเตอร ์ Q2 ท่ีเวลา t+1 มค่ีาเท่ากับแหล่งจา่ย VCC ถ้าแรงดันท่ีไบอัสกลับท่ีป้อนใหร้อยต่ออิมิตเตอรก์ับเบสมค่ีามากกวา่ค่าทนได้ของทรานซสิเตอร ์ ( VEBO ) ทรานซสิเตอรอ์าจจะชำารุดเสยีหาได้ทันที การป้องกันทำาได้โดยต่อไดโอดอำาดับเขา้กับขาอิมิตเตอรข์องทรานซสิเตอร ์ Q2 ก่อนลงกราวด์แสดงดังรูปท่ี 517.



รูปท่ี 517. วงจรโมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรช์นนิดต่อเพิม่ไดโอดที่ขาอิมติเตอร ์ Q2

จากรูปท่ี 5.17 เป็นวงจรโมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรช์นิดต่อเพิม่ไดโอดที่ขาอิมิตเตอรข์องทรานซสิ Q2 ชว่ยป้องกันการพงัของรอยต่ออิมิตเตอร์กับเบส ซึ่งเมื่อตัวเก็บประจุ C ประจุแรงดันถึงแหล่งจา่ย VCC จา่ยมาตกครอ่มขาแบสกับกราวด์ของทรานซสิเตอร ์ Q2 เป็นไบอัสกลับจะเป็นแรงดันตกครอ่มรอยต่ออิมิตเตอรก์ับเบสสว่นหน่ึง และเป็นแรงดันตกครอ่มไดโอด D อีกสว่นหน่ึง ไดโอด D ทำาหน้าที่เป็นวงจรแบง่แรงดันไบอัสกลับของ VCC ท่ีจา่ยใหช้ว่ยป้องกันมใิหแ้รงดันไบอัสกลับที่ตกครอ่มระหวา่งรอยต่ออิมิตเตอรก์ับเบสมคี่าสงูเกินกวา่แรงดัน VEBO ท่ีทรานซสิเตอร ์ Q2 จะทนได้

5.6 พารามเิตอรข์องวงจรโมโนสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร์ 561. . การออกแบบวงจร

จากวงจรโมโนสเตเบลิ มลัติไวเบรเตอรด์ังแสดงในรูปท่ี 517. เรามาลองออกแบบวงจรดังต่อไปนี้กำาหนดให ้ eO = 12 Vpeak , IC = 20 mA , Output pulse duration = 20 sec , Q = 1200 pC ทรานซสิเตอรทั์ง้สองตัวท่ีใชเ้ป็นซลิิกอนแบบ NPN มค่ีา hFEmin = 20 , ICBO 0 , VEBO = 5 V , PIV = 60 V , ไดโอดท่ีใชเ้ป็น ซลิิกอนไดโอด , ใชแ้หล่งจา่ยไฟ 12 V และ 6 V อยา่งละ 1 ตัวและค่า VBEoff = -0.5

จงหาคำานวณหาค่า R , R1 , R2 , RL , C , C1 และ C2

ล ำา ด ับ ข ัน้ ก า ร พ จิ า ร ณ า1. จากทรานซสิเตอรอ์ยูใ่นสภาวะนำากระแส (ON) หาค่า RL = RL1 = RL2 โดยใชก้ฎของโอหม์


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 30 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบี แต่ RL ท่ีใชง้านจรงิ 2. หาค่ากระแส (IB) ตำ่าสดุท่ีทำาใหท้รานซสิเตอรท์ำางานถึงจุดอ่ิมตัว

3. หาค่าความต้านทาน R ท่ีจะจำากัดกระแสเบสตามขอ้ที่ 2

4. ในกรณีท่ีวงจรทรานซสิเตอรข์ณะหยุดนำากระแส (OFF) แสดงดังรูปที่ 518. เขยีนสมการของ VBE(OFF) ในเทอมของแหล่งจา่ยแรงดัน VBB และเขยีนสมการ OFF ในเทอมของ R1 และ R2

รูปท่ี 518. แสดงวงจรขณะ Q1 OFF

สมการ OFF ………………….( 1 )



5. ในกรณีท่ีวงจรทรานซสิเตอรข์ณะนำากระแส (ON) แสดงดับรูปท่ี 519. เขยีนสมการวงจร ON ด้วยโหนด (node equation) ในเทอมของ R1 และ R1

รูปท่ี 519. แสดงวงจรขณะ Q1 ON

สมการ ON ………………………..(2)

6. ใชส้มการ ON และสมการ OFF ในการหาค่าความต้านทาน R1 และ R2 นำาสมการท่ี (1) แทนลงในสมการท่ี (2)


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 32 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบี หาค่า R1 ด้วยสมการควอดราติก (quadratic equation)จากสตูร

เลือกค่า R1 ใชง้านจรงิ ใชค่้า แทนค่าลงในสมการท่ี (1)

เลือกค่า R2 ใชง้านจรงิ

7. ใชส้มการการประจุของตัวเก็บประจุหาค่าความจุของตัวเก็บประจุ C ท่ีประจุแรงดันจาก –VCC ถึง 0 V ในเวลา โดยตัวเก็บประจุจะประจุผ่านตัวต้านทาน R และแหล่งจา่ย VCC จาก

เลือกค่า C ใชง้านจรงิ

8. ใชส้มการประจุไฟฟา้หาค่าตัวเก็บประจุ C1 และ C2

เลือกค่า C1 ใชง้านจรงิ


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 33 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีเลือกค่า C2 ใชง้านจรงิ 5.6.2 การเลือกอุปกรณ์ตามค่ามาตรฐาน

วงจรจากการออกแบบสามารถเขยีนเป็นวงจรใหมไ่ด้ดังรูปท่ี 520.

รูปท่ี 520. วงจรท่ีออกแบบได้ตามตัวอยา่ง

5.7 วงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์ ( Astable multivibrator circuit )

วงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์เป็นวงจรมลัติไวเบรเตอรช์นิดหน่ึง ซึ่งบางครัง้นิยมเรยีกวา่ ฟรรีนันิ่งค์ มลัติไวเบรเตอร์ ” ” (Free running multivibrator) และโดยปกติมกัถกูนำาไปใชเ้ป็นวงจรผลิตคล่ืนจตัรุสั(square-wave) วงจรชนิดน้ีประกอบด้วยวงจรกลับสญัญาณสองวงจร โดยท่ีเอาต์พุตของวงจรแรกจะถกูนำาไปเป็นอินพุตของวงจรที่สอง และเอาต์พุตของวงจรท่ีสองจุถกูนำาไปเป็นอินพุตของวงจรแรก การป้อนสญัญาณจากเอาต์พุตกลับไปเป็นอินพุตใชว้ธิอีารซ์คัีปปลิ้ง ดังแสดงในรูปที่ 5.21

วงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์คือวงจรทางอิเล็กทรอนิกสท่ี์มสีภาวะกึ่งเสถียรภาพ 2 สภาวะ ระยะเวลาของแต่ละสภาวะกึ่งเสถียรภาพทัง้สองจะขึ้นอยู่


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 34 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีกับค่าเวลาคงที่ของ อาร-์ซ ีในวงจรมลัติไวเบรเตอร ์ถึงแมว้า่ไมม่สีญัญาณพลัส์จากอินพุตป้อนเขา้มากระตุ้นการทำางาน วงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรก์้สามารถกำาเนิดสญัญาณคล่ืนสีเ่หล่ียมออกเอาต์พุตได้ วงจรจะทำางานคล้ายกับวงจรกำาเนิดความถ่ี (oscillator)

5.7.1 การทำางานของวงจร

จากรูปท่ี 5.21 เป็นวงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรช์นิดคอลเล็คเตอรคั์ปเปิล การทำางาน ของวงจรอธบิายได้ดังน้ี ท่ีเวลา t+0 ทรานซสิเตอร ์Q2 จะนำากระแสถึงจุดอ่ิมตัว สว่นทรานซสิเตอร ์Q1 จะคัตออฟ กระแสเบสของทรานซสิเตอร ์Q2 ก็คือกระแสที่ไหลเพื่อทำาใหตั้วเก็บประจุ C2 ทำาการเก็บประจุ กระทัง่แรงดันตกครอ่ม C2 มค่ีาเป็น VCC ทำาใหแ้รงดันท่ีขาคอลเลคเตอรข์องทรานซสิเตอร ์Q1 ค่อยๆ เพิม่ขึ้นแบบเอ็กโพเนนเชีย่ลจนถึงค่าแรงดัน VCC ตามการเก็บประจุ C2 ตัวความต้านทาน RB2 ควรเลือกค่าที่เหมาะสมสำาหรบัการควบคมุใหท้รานซสิเตอรQ์2 ทำางานถึงจุดอ่ิมตัวในสภาวะ ON นัน่คือทรานซสิเตอร ์Q2 จะทำางานถึงจุดอ่ิมตัวหลังจากตัวเก็บประจุ C2 ประจุแรงดัน VCC



รูปท่ี 521. วงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร์

ในทำานองเดียวกัน ตัวเก็บประจุ C1 จะประจุแรงดันถึงค่าแรงดัน VCC เมื่อทรานซสิเตอร ์Q1 ทำางานถึงจุดอ่ิมตัวเชน่กัน ขณะทรานซสิเตอร ์Q2 นำากระแสถึงจุดอ่ิมตัว เสมอืนเป็นสวติชท่ี์ต่อวงจร ต่อแผ่นเพลตท่ีประจุแรงดันบวกของตัวเก็บประจุ C1 ลงกราวด์ แสดงใหเ้หน็ดังรูปท่ี 522.

รูปท่ี 522. แสดงสภาวะคายประจุของ C1 ผ่านทรานซสิเตอร ์Q2

จากรูปท่ี 522. จะเหน็ได้วา่ตัวเก็บประจุของ C1 ต่อขนานกับรอยต่อเบสกับอิมติเตอรข์องทรานซสิเตอร ์Q1 และจากที่ตัวเก็บประจุ C1 มแีรงดันประจุอยูแ่ล้วเท่าแหล่งจา่ย VCC จงึทำาใหม้แีรงดัน VCC จา่ยเป็นแรงดันไบอัสกลับรหสั 3105-2002 วชิา วงจรพลัสเ์ทคนิค ระดับ ปวส.1 ชอ. สอนโดย อาจารย์เสกสรร ศรจีนัทร์

แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 36 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีใหตั้วทรานซสิเตอร ์Q1 ท่ีเวลา t+0 มค่ีาเป็น –VCC ทรานซสิเตอร ์Q1 อยูใ่นสภาวะ OFF

ท่ีเวลา t+0 น้ี ตัวเก็บประจุ C1 จะเริม่ประจุแรงดันอีกจาก –VCC ถึง +VCC

แสดงดังรูปที่ 522. (ข) ทรานซสิเตอร ์Q1 จะยงัคง OFF จนกระทัง่ถึงชว่งเวลา t-1 เพราะในขณะเวลาดังกล่าวไบแอสที่ทรานซสิเตอร ์Q1 เป็น 0 V เมื่อถึงชว่งเวลา t+1 รอยต่อเบสกับอิมติเตอรข์องทรานซสิเตอร ์Q1 จะได้รบัไบแอสตรง ทำาใหท้รานซสิเตอร ์Q1 เริม่นำากระแส เพราะทรานซสิเตอร ์Q1 นำากระแสที่เวลา t+1 ทำาใหแ้ผ่นเพลตที่ประจุแรงดันบวกของตัวเก็บประจุ C2 ถกูต่อลงกราวด์ ดังนัน้แรงดันที่ประจุในตัวเก็บประจุ C2 กลายเป็นแรงดันไบแอสกลับใหก้ับตัวทรานซสิเตอร ์Q2 แสดงได้ดังรูป 523.

รูปท่ี 523. สว่นประกอบของรูปท่ี 521.สภาวะการคายประจุของ C2 ผ่านทรานซสิเตอร ์Q1

ท่ีเวลา t+1 ตัวเก็บประจุ C2 เริม่จะประจุแรงดันจาก –VCC ผ่านทานซสิเตอร ์Q1 ขณะ ON และผ่าน RB2 ทรานซสิเตอร ์Q2 จะ OFF จนกวา่ตัวเก็บประจุ C2 จะมปีระจุตกครอ่มเป็น 0 V ทรานซสิเตอร ์Q2 จงึจะเริม่นำากระแสอีกครัง้ในเวลา t+2

ชว่งเวลาระหวา่ง t+1 ถึงชว่งเวลา t-2 ตัวเก็บประจุ C1 จะประจุแรงดันถึงค่า VCC มกีระแสเบสไหลเน่ืองจากทรานซสิเตอร ์Q1 ON การทำางานของวงจรจะเป็นเชน่น้ีโดยสลับกันทำางานเรื่อยไป ทำาใหเ้อาต์พุตได้รูปสญัญาณสีเ่หล่ียม


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 37 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีมุมฉาก แสดงดังรูปท่ี 521. (ข) ความแรงของแรงดันเอาต์พุตมค่ีา VCC–VCEsat

จากรูปท่ี 521. จะได้วา่ t1 – t0 = เวลา tA

และ t2 – t1 = เวลา tB

ให ้ T = เวลา 1 คาบ (period)ดังนัน้ T = tA + tB เมื่อ tA = 0.69 RB1C1

tB = 0.69 RB2C2แทนค่า T = 0.69 RB1C1 + 0.69 RB2C2 ตามปกติให ้ R = RB1 = RB2 จะได้ T = 0.69 R(C1 + C2)

ในกรณีท่ีวงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรเ์ป็นแบบสมมาตร จะได้

C = C1 = C2 ดังนัน้ T = 0.69 R(C + C)

T = 0.69 R(2C)จะได้ T = 1.38 RC

5.7.2 ตัวอยา่งการนำาวงจรไปประยุกต์ใชง้าน

วงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์คือวงจรทางอิเล็กทรอนิกสท่ี์มสีภาวะกึ่งเสถียรภาพ 2 สภาวะ ระยะเวลาของแต่ละสภาวะกึ่งเสถียรภาพทัง้สองจะขึ้นอยู่กับค่าเวลาคงที่ของ อาร-์ซ ีในวงจรมลัติไวเบรเตอร ์ถึงแมว้า่ไมม่สีญัญาณพลัส์จากอินพุตป้อนเขา้มากระตุ้นการทำางาน วงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอรก์็สามารถกำาเนิดสญัญาณคล่ืนสีเ่หล่ียมออกเอาต์พุตได้ วงจรจะทำางานคล้ายกับ


แผนกวชิาชา่งอิเล็กทรอนิกส์ ใบเนื้อหา หน้าท่ี 38 วทิยาลัยเทคนิคสตัหบีวงจรกำาเนิดความถ่ี (oscillator) รูปคล่ืนสเีหล่ียมใชเ้ป็นสญัญาณนาฬิกาในวงจอิเล็กทรอนิกสแ์ละดิจติอล5.8 พารามเิตอรข์องวงจรอะสเตเบลิ มลัติไวเบรเตอร์

581. . การออกแบบวงจรตัวอยา่งการออกแบบวงจรต้องการออกแบบวงจรอะสเตเบลิมลัติไวเบรเตอร ์ซึ่งมคีณุสมบติัดังน้ี คือ

eO = 10 Vpeak เป็นพลัสบ์วก มคีวามกวา้ง 20 µsec โดยชว่งเวลาระหวา่งพลัส ์มค่ีา 10 µsec และ ICon = 10 mA กำาหนดให ้มแีหล่งจา่ยศักดาค่า 0 ~ 30 V 1 เครื่อง ขนาด 0 ~ 250 mA ทรานซสิเตอรท่ี์ใชเ้ป็นซลิิกอนชนิด NPN มค่ีา hFemin = 20 , VEBOmax = 15 V, ICBO = 0

วธิทีำา

เลือกใชค่้า แทน

เลือกใชค่้า แทน ความกวา้งของพลัสท่ี์เอาต์พุต

เลือกใชค่้า

ชว่งเวลาระหวา่งพลัส ์



เลือกใชค่้า แทน

สำาหรบัการปรบัแต่งเพื่อใหไ้ด้พลัสท่ี์มคีวามกวา้งเท่ากับ พอดีนัน้ สามารถทำาได้โดยการแทนค่า ด้วยตัวความต้านทานค่าคงท่ีค่าหน่ึงกับตัวความต้านทานซึ่งปรบัค่าได้อีกตัวหน่ึงดังนัน้

โดยท่ี มค่ีาคงที่ , ปรบัค่าได้

C2 ใชค่้า แทน

5.8.2 การเลือกอุปกรณ์ตามค่ามาตรฐานดังนัน้วงจรที่ออกแบบแล้วจงึมลัีกษณะดังในรูปท่ี 524.



รูปท่ี 524. วงจรท่ีออกแบบได้ตามตัวอยา่ง


จบเน้ือหา บทที่ 8 วงจรมลัติไวเบรเตอร์

บทที่ 1 - tatc · web viewวงจรอะสเตเบ ลม ลต...

Documents