1.ฝึกต่อวงจรโดยใช้ ไอซี 74HCT00 และ 74HCT14
2.รู้จักคุณสมบัติทางลอจิกของไอซี 74HCT00 และ 74HCT14
3.เพื่อฝึกการใช้ออสซิโลสโคปเพื่อวัดสัญญาณที่ขาอินพุตต์และขาเอาต์พุตของลอจิกเกต และวิเคราะห์สัญญาณที่ได้
4.รู้จักการใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณเพื่อป้อนคลื่นสัญญาณไปยังขาอินพุตต์ของลอจิกเกต
รายการอุปกรณ์
1. แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
2. ไอซี 74HCT00 1 ตัว
3. ไอซี 74HCT14 1 ตัว
4. สายไฟสําหรับต่อวงจร 1 ชุด
5. ออสซิลโลสโคป (สายวัด 2 ช่อง) 1 เครื่อง
6. เครื่องกําเนิดสัญญาณ 1 เครื่อง
7. แหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน 1 ชุด
ขั้นตอนการทดลอง
1. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซี74HCT00 เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จํานวน 1 ตัว จากลอจิกเกต
NAND2 ตัวใดก็ได้ที่มีอยู่ภายในไอซีดังกล่าว
2. สร้างคลื่นสัญญาณสี่เหลี่ยมที่มีแอมพลิจูดอยู่ในช่วง 0V ถึง 5V (Vpp=5V, Voffset=2.5V) ความถี่
f=10kHz และมีค่า Duty Cycle = 50% โดยใช้เครื่องกําเนิดสัญญาณ แล้วป้อนที่ขาอินพุตของลอจิก
เกต NOT และต่อ Gnd จากเครื่องกําเนิดสัญญาณไปยัง Gnd ของวงจร (Gnd ร่วม)
3. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B วัดสัญญาณที่ขา
เอาต์พุตของลอจิกเกต NOT และให้ต่อ Gnd ของออสซิลโลสโคป ไปยัง Gnd ของวงจร
4. สังเกตความสัมพันธ์ระหว่างคลื่นสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต (ปรับ Time/Div ไปที่ระดับ 10us และ
50ns ตามลําดับเพื่อดูรูปคลื่นสัญญาณในแต่ละกรณี) และวัดระดับแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุต
ที่ได้ (ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปด้วย)
5. ต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω ที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
6. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B วัดสัญญาณที่ขา
เอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
7. สังเกตความแตกต่างเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีที่ไม่ได้ต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทานที่ขา
เอาต์พุต และวัดระดับแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตที่ได้ (ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผล
ของออสซิลโลสโคปด้วย)
8. ยกเลิกการต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทานที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT
9. เปลี่ยนรูปคลื่นสัญญาณอินพุต โดยสร้างคลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V, Voffset=2.5V, f=1kHz
จากเครื่องกําเนิดสัญญาณ เพื่อป้อนให้ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT
10. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B วัดสัญญาณที่ขา
เอาต์พุตของลอจิกเกต NOT แล้วสังเกตผลที่ได้ (ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของ
ออสซิลโลสโคปด้วย)
11. วัดระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง A และ B
12. ยกเลิกการต่อวงจรโดยใช้ไอซี74HCT00 และให้ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซีเบอร์ 74HCT14
เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จํานวน 1 ตัว (เลือกลอจิกเกต NOT ตัวใดก็ได้ที่มีอยู่ภายในไอซีดังกล่าว)
13. สร้างคลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยม Vpp=5V, Voffset=2.5V, f=1kHz จากเครื่องกําเนิดสัญญาณ
เพื่อป้อนให้ขาอินพุตของลอจิกเกต NOT
14. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A วัดสัญญาณที่ขาอินพุต ใช้ช่อง B วัดสัญญาณที่ขา
เอาต์พุตของลอจิกเกต NOT แล้วสังเกตผลที่ได้ (ให้บันทึกภาพที่ปรากฏบนจอแสดงผลของ
ออสซิลโลสโคปด้วย)
15. วัดระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง A และ B
ผลการทดลอง
ไอซี 74HCT00
(คลื่นสัญญาณอินพุต เป็นคลื่นสัญญาณสี่เหลี่ยม)
4.คลื่นสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต (กรณีไม่ต่อไดโอดเปล่งแสง)
- Time/Div = 10us
- Time/Div = 50ns
ระดับแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตที่ได้ คือ 2.6*2=5.2 V
7.คลื่นสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต (กรณีที่ต่อไดโอด)
- Time/Div = 10us
- Time/Div = 50ns
ระดับแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตที่ได้ คือ 5.0*1=5.0 V
= ความแตกต่างระหว่างกรณี ต่อ กับ ไม่ต่อ LED คือ แรงดันเมื่อต่อ LED ค่าที่ได้จะลดลงนิดนึง
10.คลื่นสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต (กรณีคลื่นสัญญาณอินพุต เป็นคลื่นสัญญาณสามเหลี่ยม)
-ระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง Aและ Bคือ ช่วงขาขึ้น 0.7*2 = 1.4 V
ช่วงขาลง 0.5*2 = 1.0 V
ไอซี 74HCT14
14.คลื่นสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต
-ระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง AและBคือ ช่วงขาขึ้น 0.4*2 = 1.2 V
ช่วงขาลง 0.8*2=1.6 V
ภาพประกอบการทดลอง
 |
| ใช้ไอซี74HCT00 เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จํานวน 1 ตัว คลื่นสัญญาณอินพุตเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม (กรณีไม่ต่อไดโอดเปล่งแสง) |
 |
| ใช้ไอซี74HCT00 เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จํานวน 1 ตัว คลื่นสัญญาณอินพุตเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม (กรณีต่อไดโอดเปล่งแสง) ผังการต่อวงจร กรณีต่อLED  |
 |
| schematic view |
 |
| ใช้ไอซี74HCT00 เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จํานวน 1 ตัว คลื่นสัญญาณอินพุตเป็นคลื่นสามเหลี่ยม |
 |
| ใช้ไอซี74HCT14เพื่อสร้างลอจิกเกต NOT จํานวน 1 ตัว คลื่นสัญญาณอินพุตเป็นคลื่นสามเหลี่ยม |
คำถามท้ายการทดลอง
1. ในกรณีที่สร้างลอจิกเกต NOT จากเกต NAND ของไอซี74HCT00 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็น
รูปคลื่นสี่เหลี่ยมตามที่ได้ทดลองไป จงระบุระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลงของคลื่นสัญญาณที่ขา
เอาต์พุตของลอจิกเกต NOT จาก HIGH เป็น LOW (ขอบขาลง) และจาก LOW เป็น HIGH (ขอบขา
ขึ้น) ตามลําดับ เมื่อวัดด้วยออสซิลโลสโคป
ตอบ จากรูปในข้อ 4 คลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุต (CH 2 เส้นสีแดง)
ระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลงของคลื่นสัญญาณจาก - HIGH เป็น LOW คือ 5*10us =50 us
- LOW เป็น HIGH คือ 5*10us =50 us
2. ในกรณีที่สร้างลอจิกเกต NOT จากเกต NAND ของไอซี74HCT00 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็น
รูปคลื่นสามเหลี่ยมตามที่ได้ทดลองไป จงอธิบายว่า จะได้คลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต
NOT เป็นรูปคลื่นแบบใด และให้ระบุระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง
A และ B (มีอยู่สองจุดตัด ในช่วงขาขึ้นและขาลงของสัญญาณอินพุต)
ตอบ เป็นรูปคลื่น สัญญาณสี่เหลี่ยม ตรงกันข้ามกับคลื่นสัญญาณที่ขาอินพุตต์ซึ่งเป็นสามเหลี่ยม
ระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัด คือ ช่วงขาขึ้น เท่ากับ 1.4 V ช่วงขาลง เท่ากับ 1.0 V
3. ในกรณีที่ใช้ ลอจิกเกต NOT ภายในไอซี74HCT14 และป้อนสัญญาณอินพุตเป็นรูปคลื่นสามเหลี่ยม
จงอธิบายว่า จะได้คลื่นสัญญาณที่ขาเอาต์พุตของลอจิกเกต NOT เป็นรูปคลื่นแบบใด และให้ระบุ
ระดับแรงดันอินพุตที่ทําให้เกิดจุดตัดของคลื่นสัญญาณจากช่อง A และ B (มีอยู่สองจุดตัด ในช่วงขา
ขึ้นและขาลงของสัญญาณอินพุต)
ตอบ เป็นคลื่นสัญญาณสี่เหลี่ยม ระดับแรงดันอินพุตต์ที่ทำให้เกิดจุดตัด คือ ช่วงขาขึ้น เท่ากับ 1.2 V และ ช่วงขาลง เท่ากับ 1.6 V
4. อธิบายความหมายของคําว่า V+ และ V- ของ Schmitt-Trigger Inverter และถ้าอ้างอิงตามดาต้าชีท
ของไอซี 74HCT14 (ดาวน์โหลดได้จากอินเทอร์เน็ต) จงระบุค่า V+ และ V- ตามลําดับสําหรับ
VCC=+4.5V
ตอบ V+ คือ positive-going threshold voltage หรือ แรงดันช่วงขาขึ้น มีค่าระหว่าง 1.2 - 1.9 และ V- คือ negative-going threshold voltage หรือ แรงดันช่วงขาลง มีค่าระหว่าง 0.5 - 1.2
ขอบคุณที่มา http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT14.pdf
5. จงระบุค่าโดยประมาณสําหรับ V+ และ V- สําหรับไอซี74HCT14 ที่สามารถดูได้จากผลการทดลอง
(ใช้สําหรับ VCC=+5V)
ตอบ V+ เท่ากับ 1.2 V และ V- เท่ากับ 1.6 V
