advanced analog and digital systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/teaching/241-309/...แอมป...
TRANSCRIPT
![Page 1: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/1.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 1
Advanced Analog and Advanced Analog and Digital Digital SystemsSystems
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 2
Chapter Chapter 44วงจรเปรียบเทียบและวงจรกําเนิดสัญญาณวงจรเปรียบเทียบและวงจรกําเนิดสัญญาณ
ComparatorComparator & Oscillator& Oscillator
![Page 2: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/2.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 3
วงจรเปรียบเทียบแรงดันวงจรกําเนิดสัญญาณ
เนื้อหา
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 4
วงจรเปรียบเทียบแรงดัน ที่ใชออปแอมปแบงออกเปน 2 ประเภท คือ วงจรเปรียบเทียบแบบกลับเฟส วงจรเปรียบเทียบแบบไมกลับเฟส
ทั้งสองประเภทนี ้แบงตามชนิดของการทํางานได 3 ชนิด คือวงจรตรวจวัดแรงดันศูนยวงจรตรวจวัดแรดงดันบวกวงจรตรวจวัดแรงดันลบ
วงจรเปรียบเทียบแรงดันวงจรเปรียบเทียบแรงดัน
![Page 3: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/3.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 5
ประเภทของวงจรเปรียบเทียบแรงดันประเภทของวงจรเปรียบเทียบแรงดัน
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 6
การวิเคราะหวงจรการวิเคราะหวงจร
แบบไมกลับเฟส
1. Vo=+Vsat , Vin > Vref
2. Vo=-Vsat , Vin < Vref
แบบกลับเฟส
1. Vo=-Vsat , Vin > Vref
2. Vo=+Vsat , Vin < Vref
![Page 4: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/4.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 7
วงจรตรวจจับแรงดันศูนยวงจรตรวจจับแรงดันศูนย
แบบไมกลับเฟส
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 8
วงจรตรวจจับแรงดันศูนยวงจรตรวจจับแรงดันศูนย
Vo = +Vsat เมื่อ Vin > 0 และ
Vo = -Vsat เมื่อ Vin < 0
![Page 5: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/5.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 9
วงจรตรวจจับแรงดันศูนยวงจรตรวจจับแรงดันศูนย
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 10
วงจรตรวจจับแรงดันศูนยวงจรตรวจจับแรงดันศูนย
แบบกลับเฟส
![Page 6: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/6.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 11
วงจรตรวจจับแรงดันศูนยวงจรตรวจจับแรงดันศูนย
Vo = -Vsat เมื่อ Vin > 0
Vo = +Vsat เมื่อ Vin < 0
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 12
วงจรตรวจจับแรงดันศูนยวงจรตรวจจับแรงดันศูนย
![Page 7: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/7.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 13
วงจรตรวจจับแรงดันบวกวงจรตรวจจับแรงดันบวก
แบบไมกลับเฟส
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 14
วงจรตรวจจับแรงดันบวกวงจรตรวจจับแรงดันบวก
Vo = +Vsat เมื่อ Vin > Vref (Vin > +2.5V)
Vo = -Vsat เมื่อ Vin < Vref (Vin < +2.5V)
![Page 8: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/8.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 15
วงจรตรวจจับแรงดันบวกวงจรตรวจจับแรงดันบวก
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 16
วงจรตรวจจับแรงดันบวกวงจรตรวจจับแรงดันบวก
แบบกลับเฟส
![Page 9: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/9.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 17
Vo เปนลบ เมื่อ Vin > Vref
Vo เปนบวก เมื่อ Vin < Vref
วงจรตรวจจับแรงดันบวกวงจรตรวจจับแรงดันบวก
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 18
วงจรตรวจจับแรงดันบวกวงจรตรวจจับแรงดันบวก
![Page 10: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/10.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 19
วงจรตรวจจับแรงดันลบวงจรตรวจจับแรงดันลบ
แบบไมกลับเฟส
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 20
Vo = +Vsat เมื่อ Vin > Vref
Vo = -Vsat เมื่อ Vin < Vref
วงจรตรวจจับแรงดันลบวงจรตรวจจับแรงดันลบ
![Page 11: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/11.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 21
วงจรตรวจจับแรงดันลบวงจรตรวจจับแรงดันลบ
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 22
วงจรตรวจจับแรงดันลบวงจรตรวจจับแรงดันลบ
แบบกลับเฟส
![Page 12: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/12.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 23
วงจรตรวจจับแรงดันลบวงจรตรวจจับแรงดันลบ
Vo เปนลบ เมื่อ Vin > Vref
Vo เปนบวก เมื่อ Vin < Vref
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 24
วงจรตรวจจับแรงดันลบวงจรตรวจจับแรงดันลบ
![Page 13: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/13.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 25
ตัวเปรียบเทียบแรงดันความละเอียดสูงตัวเปรียบเทียบแรงดันความละเอียดสูงเบอรเบอร LM311LM311
ออปแอมปเบอร LM311 เปน Precision Voltage Comparator ใชงานไดดีในยานอุณหภูมิ 0° – 70° C สามารถไบแอสดวยแรงดันต้ังแต +5V และไมมากกวา ±18V โดยคาทั่วไปนิยมใชแรงดันไบแอส ±15V
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 26
ตัวเปรียบเทียบแรงดันความละเอียดสูงตัวเปรียบเทียบแรงดันความละเอียดสูงเบอรเบอร LM311LM311
ขั้วเอาตพุต เปนเอาตพุตแบบคอลเลอเตอรเปด (Open Collector Output) ขอดีของเอาตพุตแบบคอลเลอเตอรเปด คือสามารถตอเอาตพุตของออปแอมปไปยังวงจรรวมดิจิตอลแบบทีทีแอลหรือซีมอสได โดยตรง ดวยการตอตัวตานทานพุลอัพ
![Page 14: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/14.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 27
ตัวเปรียบเทียบแรงดันความละเอียดสูงตัวเปรียบเทียบแรงดันความละเอียดสูงเบอรเบอร LM311LM311
ขั้วอินพุต สภาวะการทํางานของสวิตชทางเอาตพุตจะทํางานในสภาวะเปดวงจรหรือปดวงจร จะขึ้นอยูกับผลตางของแรงดันอินพุต(Vd)
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 28
ตัวเปรียบเทียบแรงดันแบบวินโดวสตัวเปรียบเทียบแรงดันแบบวินโดวส
ตัวเปรียบเทียบแรงดันแบบวินโดวส คือ วงจรเปรียบเทียบแรงดันทีใชออปแอมป 2 ตัว ทําหนาที่เปรียบเทียบแรงดันอินพุตกับแรงดันอางอิง 2 คา
![Page 15: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/15.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 29
ตัวเปรียบเทียบแรงดันแบบวินโดวสตัวเปรียบเทียบแรงดันแบบวินโดวสเงื่อนไขการเปรียบเทียบแรงดัน1. เมื่อ VUR > Vin > VLR
VO1 และ VO2 = 0V
2. เมื่อ Vin > VUR
VO1 = +15V , VO2 = 0V
3. เมื่อ Vin < VLR
VO1 = 0V , VO2 = +15V
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 30
วงจรกําเนิดสัญญาณวงจรกําเนิดสัญญาณ
![Page 16: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/16.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 31
วงจรออสซิลเลเตอร คือ วงจรที่ทําหนาที่กําเนิดหรือสรางสัญญาณการทางไฟฟา เชน สัญญาณไซน สัญญาณส่ีเหลี่ยม หรือสามเหลี่ยม เปนตน ซ่ึงสามารถทํางานโดยไมตองมีสัญญาณอินพุท
วงจรออสซิลเลเตอรวงจรออสซิลเลเตอร
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 32
ชนิดของวงจรออสซิลเลตชนิดของวงจรออสซิลเลตชนิดของวงจรออสซิลเลต จะแยกตามชนิดของอุปกรณในวงจร
ปอนกลับ ซ่ึงแยกออกเปน 3 ชนิด คือ
Sinusoidal
Square wave
Triangle or
Sawtooth wave, etc
Audio Frequency(AF)
Radio Frequency(RF)
1. RC Oscillator
2. LC Oscillator
3. Crystal Oscillator
รูปคลื่นเอาทพุตความถ่ีออสซิลเลตชนิดของวงจรปอนกลับ
![Page 17: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/17.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 33
วงจรกําเนิดคลื่นไซนหรือวงจรออสซิลเลตคลื่นไซน มีหลายวงจรที่นิยมใชกันมาก คือ
วงจรแบบเลื่อนเฟส (Phase Shift Oscillator)วงจรวีนบริดจ (Wien Bridge Oscillator)วงจรควอเดรเจอร (Quadrature Oscillator)
ซ่ึงวงจรเหลานี้ จะมีสวนของวงจรปอนกลับเปนแบบ RC Oscillator
วงจรกําเนิดคล่ืนไซนวงจรกําเนิดคล่ืนไซน
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 34
วงจรกําเนิดคล่ืนไซนวงจรกําเนิดคล่ืนไซน
RCRCfo
065.0621
==π 129RRF =โดยที่ ,
![Page 18: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/18.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 35
วงจรวีนบริดจออสซิลเลเตอรวงจรวีนบริดจออสซิลเลเตอร
RCRCfo
159.02
1 ==π
โดยที่ ,1
1
2
3131
RRRRAor
BA
F
FVV
=
=+===
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 36
ควอคราเจอรควอคราเจอร ออสซิลเลเตอรออสซิลเลเตอร
RCRCfo
159.02
1 ==π
โดยที่ , 414.11 ==B
AV
![Page 19: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/19.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 37
วงจรกําเนิดสัญญาณสีเหลี่ยม จะใหกําเนิดสัญญาณเอาตพุตเปนคลื่นสีเหลี่ยมเรียกไดหลายช่ือ เชน Free-Running หรือ AstableMultivibrator เปนตน แรงดันเอาตพุต จะมีคาเทากับ +Vsat และ –Vsat และคาความกวางของพัลลเอาตพุตจะขึ้นอยูกับคา RC
วงจรกําเนิดสัญญาณส่ีเหล่ียมวงจรกําเนิดสัญญาณส่ีเหล่ียม
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 38
วงจรกําเนิดสัญญาณสี่เหลี่ยมวงจรกําเนิดสัญญาณสี่เหลี่ยม
)(
)(
21
11
21
11
sat
sat
VRR
RV
VRR
RV
−+
=−
++
=
12
2
21
16.12
1
)2ln(2
1
RRifRC
f
RRRRC
f
o
o
==
+=โดยที่
![Page 20: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/20.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 39
หลักการกําเนิดสัญญาณสามเหลี่ยม โดยใชวงจรออปแอมป คือ ใชออปแอมป 2 ตัว ตัวแรกทําหนาที่กําเนิดสัญญาณส่ีเหลี่ยม และออปแอมปตัวที ่ 2 ทําหนาที่เปนวงจรอินทิเกรเตอร ซ่ึงจะทําการอินทิเกรตสัญญาณส่ีเหลี่ยมใหกลายเปนสัญญาณสามเหลี่ยม
วงจรกําเนิดสัญญาณสามเหล่ียมวงจรกําเนิดสัญญาณสามเหล่ียม
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 40
วงจรกําเนิดสัญญาณสามเหลี่ยมวงจรกําเนิดสัญญาณสามเหลี่ยม
![Page 21: Advanced Analog and Digital Systemsfivedots.coe.psu.ac.th/~montri/Teaching/241-309/...แอมป ต ว ท 2 ท าหน าท เป นวงจรอ นท เก รเซต](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041507/5e25bb7c4ab0880e2912b384/html5/thumbnails/21.jpg)
20/11/51
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 41
วงจรกําเนิดสัญญาณสามเหลี่ยมที่ปรับปรุงแลววงจรกําเนิดสัญญาณสามเหลี่ยมที่ปรับปรุงแลว
โดยที่
||||4
0,,)2(
211
3
)(')(
11
satsatsatO
ppOOsatinsat
ppO
VVVifRCR
Rf
CVVVVifV
VCRT
−=+==
==−== −−
241-309: Advanced Analog and Digital Systems 42