การสร้างลอจิเกตพื้นฐานโดยใช้ไอซี 74HCT00

การทดลองที่ 2.2

การสร้างลอจิเกตพื้นฐานโดยใช้ไอซี 74HCT00

วัตถุประสงค์

   1. ฝึกต่อวงจรโดยใช้ไอซี 74HCT00 บนเบรดบอร์ด

   2. สร้างลอจิเกตพื้นฐาน เช่น เกต OR AND และ NOR ตามฟังก์ชันบูลีนที่กำหนดให้ โดยใช้ลอจิกเกต NAND ที่มีอยู่ในไอซี 74HCT00

   3. ต่อวงจรปุ่มกด เพื่อใช้เป็นอินพุต และต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทานเพื่อใช้เป็นเอาต์พุตสำหรับลอจิเกต

รายการอุปกรณ์

• ไอซี 74HCT00                                     1 ตัว
• ปุ่มกดแบบ 4 ขา                                     2 ตัว
• ไดโอดเปล่งแสงขนาด 5 มม.                   1 ตัว
• ตัวต้านทาน 10 kΩ                        2 ตัว
• ตัวต้านทาน 330 Ω หรือ 470 Ω                   1 ตัว
• สายไฟสำหรับต่อวงจร                                1 ชุด
• แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด)                           1 อัน
• แหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน                             1 ชุด

ขั้นตอนการทดลอง

1. ออกแบบและวาดผังวงจร สำหรับสร้างลอจิกเกตที่มีอินพุต 2 ขาและเอาต์พุต 1 ขา โดยใช้ไอซี 74HCT00 เพียงตัวเดียวเท่านั้น โดยแบ่งเป็น 3 กรณีได้แก่ AND OR และ NOR พร้อมวงจรปุ่มกดที่มีตัวต้านทาน 10 kΩ แบบ Pull-Up จันวน 2 ชุด(SW1 และ SW2) สำหรับขาอินต์พุตทั้ง 2 ของลอจิกเกต และวงจรไดโอดเปล่งแสง (LED1) พร้อมตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต

2. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด เพื่อสร้างลอจิกเกต AND และมีวงจรปุ่มกด SW1 และ SW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต

ผังวงจรลอจิกเกต AND

3. สร้างอินพุตทั้ง 2 ขาของลอจิเกต ให้ครบ 4 กรณี แล้วสังเกตุผลที่ได้ บันทึกผลลงในตารางที่ 2.2.1
4. ยกเลิกการต่อวงจรเบรดบอร์ด
5. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด เพื่อสร้างลอจิกเกต OR และมีวงจรปุ่มกด SW1 และ SW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต

ผังวงจรลอจิกเกต OR

รูปการต่อวงจรจริง

6. สร้างอินพุตทั้ง 2 ขาของลอจิเกต ให้ครบ 4 กรณี แล้วสังเกตุผลที่ได้ บันทึกผลลงในตารางที่ 2.2.2
7. ยกเลิกการต่อวงจรเบรดบอร์ด
8. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด เพื่อสร้างลอจิกเกต NOR และมีวงจรปุ่มกด SW1 และ SW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต

ผังวงจรลอจิกเกต NOR

รูปการต่อวงจรจริง

9. สร้างอินพุตทั้ง 2 ขาของลอจิเกต ให้ครบ 4 กรณี แล้วสังเกตุผลที่ได้ บันทึกผลลงในตารางที่ 2.2.3

ผลการทดลอง

ปุ่มกด SW1	ปุ่มกด SW2	สถานะของไดโอดเปล่งแสง
ไม่กด	ไม่กด	ติด
กด	ไม่กด	ไม่ติด
ไม่กด	กด	ไม่ติด
กด	กด	ไม่ติด

                                 ตารางที่ 2.2.1 ผลการทดลองสำหรับลอจิเกต AND

ปุ่มกด SW1	ปุ่มกด SW2	สถานะของไดโอดเปล่งแสง
ไม่กด	ไม่กด	ติด
กด	ไม่กด	ติด
ไม่กด	กด	ติด
กด	กด	ไม่ติด

                                   ตารางที่ 2.2.2 ผลการทดลองสำหรับลอจิเกต OR

ปุ่มกด SW1	ปุ่มกด SW2	สถานะของไดโอดเปล่งแสง
ไม่กด	ไม่กด	ไม่ติด
กด	ไม่กด	ไม่ติด
ไม่กด	กด	ไม่ติด
กด	กด	ติด

                                     ตารางที่ 2.2.3 ผลการทดลองสำหรับลอจิเกต NOR


คำถามท้ายการทดลอง

1. จากผลการทดลองต่อวงจรสำหรับสร้างลอจิกเกต AND OR และ NOR ตามลำดับ เป็นไปตามตารางค่าความจริงสำหรับลอจิกเกตดังกล่าวหรือไม่ จงอธิบาย
ตอบ เป็นไปตามตารางค่าความจริง โดย
ลอจิกเกต AND ถ้าอินพุตตัวใดตัวหนึ่งเป็น LOW ไดโอดเปล่งแสงจะไม่ติด ถ้าเป็น HIGH ทั้งคู่ ไดโอดเปล่งแสงจะติด
ลอจิกเกต OR ถ้าอินพุตตัวใดตัวหนึ่งเป็น HIGH ไดโอดเปล่งแสงจะติด ถ้าเป็น LOW ทั้งคู่ ไดโอดเปล่งแสงจะไม่ติด
ลอจิกเกต NOR ถ้าอินพุตเป็น HIGH ทั้งคู่ ไดโอดเปล่งแสงจึงติด

2. เมื่อต่อวงจรปุ่มกดที่มีตัวต้านทาน 10 kΩ แบบ Pull-Down(แทน Pull-Up) เพื่อสร้างสัญญาณอินพุตให้ลอจิกเกต จะให้ผลแตกต่างจากที่ได้ทดลองหรือไม่ จงอธิบาย 
ตอบ  การต่อวงจรแบบ Pull-Down จะให้ผลแตกต่างจากการต่อวงจรแบบ Pull-Up โดยจะมีค่าตรงข้าม คือ วงจร Pull-Up ไม่กดปุ่มเป็น HIGH และกดปุ่มเป็น LOW แต่วงจร Pull-Down ไม่กดปุ่มเป็น LOW และกดปุ่มเป็น HIGH

3. ถ้าจะสร้างวงจรตรรกะตามฟังก์ชันบูลีน O = AC' + BC โดยใช้ไอซี 74HCT00 เท่านั้น จะต้องออกแบบอย่างไร (ให้วาดรูปผังวงจร)
ตอบ

วงจรตรรกะตามฟังก์ชันบูลีน O = AC' + BC

อ้างอิง: เอกสารประกอบการสอน โดย ดร.เรวัต ศิริโภคาภิรมย์

การต่อวงจรโดยใช้ไอซีควบคุมแรงดันคงที่

การทดลองที่ 1.2

การต่อวงจรโดยใช้ไอซีควบคุมแรงดันคงที่

วัตถุประสงค์

   1. รู้จักและเข้าใจคุณสมบัติของไอซีควบคุมแรงดันคงที่ เบอร์ 7805
   2. รู้จักและเข้าใจคุณสมบัติของไดโอด
   3. มีทักษะในการวัดปริมาณทางไฟฟ้าโดยใช้มัลติมิเตอร์ชนิดดิจิตอล
   4. ฝึกทักษะในการต่อวงจรอิเล็กทรอนิคบนเบรดบอร์ด

รายการอุปกรณ์

• ไอซีควบคุมแรงดัน 7805                            1 ตัว
• ตัวเก็บประจุแบบมีขั้ว 100 uF                       1 ตัว
• ตัวเก็บประจุแบบมีขั้ว 10 uF                         1 ตัว
• ตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้ว 100 nF                   1 ตัว
• ตัวต้านทาน 330 Ω หรือ 470 Ω                    1 ตัว
• ไดโอดเปล่าแสง ขนาด 5 มม.                       1 ตัว
• ไดโอด 1N4001                                        1 ตัว
• สายไฟสำหรับต่อวงจร                                 1 ชุด
• มัลติมิเตอร์                                               1 เครื่อง
• แหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน                              1 ชุด

ขั้นตอนการทดลอง

   1. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามผังวงจร
 

อ้างอิงจากเอกสารประการเรียน โดย อ. เรวัต ศิริโภคาภิรมย์

รูปการต่อวงจรจริง

   2. ใช้แหล่งจ่ายป้อนแรงดันคงที่ 6 V ถึง 12 V โดยเพิ่มขึ้นที่ละ 1 V ที่ตำแหน่ง JP1 เป็นแรงดันสำหรับ Vin

   3. วัดแรงดันที่ขาอินพุต (IN) ขาเอาต์พุต (OUT) จุด Vin และจุด Vout ของวงจร เทียบกับขา GNDโดยใช้มัลติมิเตอร์ จดบันทึกลงในตาราง

   4. วัดกระแสที่ไหลผ่าน LED1 จดบันทึก

   5. ทดลองป้อนแรงดันไฟเลี้ยง 9 V ให้วงจร แต่กลับทิศทางขั้วบวกขั้วลบ แล้วสังเกตุผล

ผลการทดลอง

แรงดันจากแหล่งจ่าย	แรงดันที่จุด Vin	แรงดันที่ขา IN ของไอซี 7805	แรงดันที่ขา OUT ของไอซี 7805	แรงดันที่จุด Vout	กระแสที่ไหลผ่าน LED1
6 V	6.019 V	5.33 V	4.06 V	4.06 V	7 mA
7 V	7.08 V	6.38 V	4.98 V	4.97 V	10 mA
8 V	8.08 V	7.38 V	4.98 V	4.98 V	10 mA
9 V	9.08 V	8.38 V	4.98 V	4.98 V	10 mA
10 V	10.03 V	9.33 V	4.98 V	4.98 V	10 mA
11 V	11.03 V	10.33 V	4.98 V	4.98 V	10 mA
12 V	11.98 V	11.29 V	4.975 V	4.975 V	10 mA

รูปวงจรจากโปรแกรม Fritzing

breadboard view 

schematic view

คำถามท้ายการทดลอง

1. จากการทดลอง ถ้าป้อนแรงดันอินพุตในช่วง 6 V ถึง 12 V ที่จุด Vin แรงดันที่จุด Vout ของวงจรจะคงที่เท่ากับ 5 V หรือไม่ จงอธิบายโดยวิเคราะห์ตามผลการทดลองที่ได้
ตอบ ไม่คงที่ จนกว่าจะมีแรงดันอินพุตอยู่ในช่วง 7-12 V เนื่องจาก ไอซี 7805 จะควบคุมแรงดันขา OUT ให้คงที่ 5 V ในช่วง 7-12 V

2. ถ้าป้อนแรงดันอินพุตในช่วง 6 V ถึง 12 V ที่จุด Vin จะได้ผลต่างระหว่างแรงดันที่จุด Vout ของวงจรและแรงดันขา IN ของไอซี 7805 อยู่ในช่วงใด มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นหรือไม่ และแรงดันตกคร่อมไดโอด 1N4001 จะได้ประมาณกี่โวลต์
ตอบ อยู่ในช่วงประมาณ 1-6 V มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น และแรงดันตกคร่อมไดโอด 1N4001 จะได้ค่าประมาณ 0.7 V

3. สำหรับวงจรในการทดลอง ถ้าจะให้แรงดันคงที่ 5 V สำหรับ Vout จะต้องป้อนแรงดันอินพุตที่ Vin อย่างน้อยกี่โวลต์
ตอบ จะต้องป้อนแรงดันอินพุตที่ Vin อย่างน้อย 7 V

4. ถ้าป้อนแรงดันอินพุต 9 V กลับขั้ว (กลับทิศทางขั้วบวกขั้วลบ) ให้ Vin และ Gnd จะทำให้ได้โอดเปล่งแสง "สว่าง" หรือไม่
ตอบ ไดโอดไม่เปล่งแสงสว่าง

5. จากการทดลอง ถ้า LED1 ในวงจรให้แสงสว่าง จะมีกระแสไหลผ่าน LED1 ประมาณกี่มิลลิแอมป์
ตอบ ประมาณ 10 มิลลิแอมป์




อ้างอิง: เอกสารประกอบการสอน โดย ดร.เรวัต ศิริโภคาภิรมย์