การทดลองที่ 2.2

การสร้างลอจิกเกตพื้นฐานโดยใช้ไอซี 74HCT00

วัตถุประสงค์

1. เพื่อให้เข้าใจถึงคุณสมบัติและวิธีการใช้ไอซีลอจิค 74HCT00 
2. เพื่อให้สามารถสร้างลอจิคเกตพื้นฐานโดยใช้ลอจิคเกต NAND ในไอซี 74HCT00           

รายการอุปกรณ์

1. แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
2. ปุ่มกดแบบสี่ขา 2 ตัว
3. ไดโอดเปล่งแสงขนาด 5 มม. 1 ตัว
4. ตัวต้านทาน 10kΩ 2 ตัว
5. ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω 1 ตัว
6. สายไฟสําหรับต่อวงจร 1 ชุด
7. แหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน 1 ชุด

ขั้นตอนการทดลอง

1. ออกแบบและวาดผังวงจร สำหรับสร้างลอจิกเกตที่มีอินพุตสองขาและเอาต์พุตหนึ่งขา โดยใช้ไอซี
74HCT00 เพียงตัวเดียวเท่านั้น โดยแบ่งเป็นสามกรณีได้แก่ AND OR และ NOR พร้อมวงจรปุ่มกด
ที่มีตัวต้านทาน 10kΩ แบบ Pull-Up จํานวน 2 ชุด (SW1 และ SW2) สําหรับขาอินพุตทั้งสองของ
ลอจิกเกต และวงจรไดโอดเปล่งแสง (LED1) พร้อมตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω เพื่อใช้แสดง
สถานะสําหรับเอาต์พุต
2. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ดตามที่ได้ออกแบบไว้เพื่อสร้างลอจิกเกต AND และมีวงจรปุ่มกด SW1 และ
SW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสําหรับเอาต์พุต
3. สร้างอินพุตทั้งสองขาของลอจิกเกต ให้ครบ 4 กรณีแล้วสังเกตผลที่ได้บันทึกผลลงในตารางที่ 2.1.1
4. ยกเลิกการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด
5. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ดตามที่ได้ออกแบบไว้เพื่อสร้างลอจิกเกต OR และมีวงจรปุ่มกด SW1 และ
SW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสําหรับเอาต์พุต
6. สร้างอินพุตทั้งสองขาของลอจิกเกต ให้ครบ 4 กรณีแล้วสงเกตผลที่ได้บันทึกผลลงในตารางที่ 2.1.2
7. ยกเลิกการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด
8. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ดตามที่ได้ออกแบบไว้เพื่อสร้างลอจิกเกต NOR และมีวงจรปุ่มกด SW1 และ
SW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสําหรับเอาต์พุต
9. สร้างอินพุตทั้งสองขาของลอจิกเกต ให้ครบ 4 กรณีแล้วสงเกตผลที่ได้บันทึกผลลงในตารางที่ 2.1.3



ตารางที่ 2.2.1: ผลการทดลองสําหรับลอจิกเกต AND

     

วงจรบนเบรดบอร์ด

ผังวงจร

ตารางที่ 2.2.2: ผลการทดลองสําหรับลอจิกเกต OR

วงจรบนเบรดบอร์ด

ผังวงจร

ตารางที่ 2.2.3: ผลการทดลองสําหรับลอจิกเกต NOR

วงจรบนเบรดบอร์ด

ผังวงจร

รูปประกอบการทดลอง

รูปวงจร AND เกทที่ต่อบนเบรดบอร์ด

คําถามท้ายการทดลอง

1. จากผลการทดลองต่อวงจรสําหรับสร้างลอจิกเกต AND OR และ NOR ตามลําดับ เป็นไปตามตาราง
ค่าความจริงสําหรับลอจิกเกตดังกล่าวหรือไม่จงอธิบาย

• เป็นไปตามตารางความจริง เพราะการต่อวงจรแบบ Pull-Up เมื่อปล่อยปุ่มกดจะมีแรงดันตกคร่อมปุ่มกดส่งผลให้ลอจิคเป็น 1 ซึ่งเป็นไปตามตารางความจริงดังนี้

ตารางความจริงของ AND เกต

ตารางความจริงของ OR เกต

ตารางความจริงของ NOR เกต

2. เมื่อต่อวงจรปุ่มกดที่มีตัวต้านทาน 10kΩ แบบ Pull-Down (แทน Pull-Up) เพื่อสร้างสัญญาณอินพตุ
ให้ลอจิกเกต จะให้ผลแตกต่างจากที่ได้ทดลองไปหรือไม่จงอธิบาย

• แตกต่างกัน เพราะการต่อวงจรปุ่มกดแบบ Pull-Down เมื่อไม่กดปุ่มจะไม่มีแรงดันตกคร่อมปุ่มกด ทำให้ลอจิคตอนปล่อยปุ่มมีค่าเป็น 0 หากนำวงจรปุ่มกดดังกล่าวไปใช้ในการทดลองนี้ ผลลัพธ์จากการทดลองที่ได้จะกลับกัน

3. ถ้าจะสร้างวงจรตรรกะตามฟังก์ชันบูลีนโดยใช้ไอซี 74HCT00 เท่านั้น
จะต้องออกแบบอย่างไร (ให้วาดรูปผังวงจร)

•  
  
  
  
  

การทดลองที่ 1.2

การต่อวงจรโดยใช้ไอซีควบคุมแรงดันคงที่

วัตถุประสงค์ในการทดลอง

1. ฝึกทักษะในการใช้มัลติมิเตอร์เพื่อวัดปริมาณทางไฟฟ้า
2. เพิ่มความคุ้นเคยในการใช้เบรดบอร์ดเพื่อต่อวงจรทดลอง
3. เพื่อให้เข้าใจถึงคุณสมบัติและวิธีใช้งานของไอซีควบคุมแรงดัน 7805

รายการอุปกรณ์

1. แผงต่อวงจร(เบรดบอร์ด)                                     1 อัน
2. ไอซีควบคุมแรงดัน 7805                                      1 อัน
3. ตัวเก็บประจุแบบมีขั้ว  100 ไมโครฟารัด               1 ตัว
4. ตัวเก็บประจุแบบมีขั้ว 10 ไมโครฟารัด                  1 ตัว
5. ตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้ว 100 นาโนฟารัด             1 ตัว
6. ตัวต้านทาน 330 โอห์ม หรือ 470 โอห์ม               1 ตัว
7. ไดโอดเปล่งแสง ขนาด 5 มม.                              1 ตัว
8. ไดโอด 1N4001                                                   1 ตัว
9. สายไฟสำหรับต่อวงจร                                         1 ตัว
10. มัลติมิเตอร์                                                           1 ตัว

ขั้นตอนการทดลอง

     1.ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามผังวงจรในรูป
 

                                           
    2.ใช้แหล่งจ่ายป้อนแรงดันคงที่ 6 V ถึง 12 V (เพิ่มขึ้นทีละ 1 V) ที่ตำแหน่งJP1 เป็นแรงดันสำหรับ Vin
    3.วัดแรงดันที่ขาอินพุต (IN) และขาเอาต์พุต (OUT) ของไอซี 7805 เทียบขา GND รวมทั้งจุด Vin และ Vout ของวงจรโดยใช้มัลติมิเตอร์ (โวลต์มิเตอร์) แล้วจดบันทึกค่าที่ได้ลงในตาราง
    4.วัดกระแสที่ไหลผ่าน LED1 แล้วจดบันทึก
    5.ทดลองป้อนแรงดันไฟเลี้ยง (9V) กลับขั้ว (กลับทิศทางขั้วบวกขั้วลบ)ให้วงจร แล้วสังเกตผล

ตารางบันทึกผลการทดลอง

 

รูปประกอบการทดลอง

ภาพวงจรที่ต่อบนเบรดบอร์ด

ภาพระหว่างการทดลองวัดค่า

การต่อวงจรโดยใช้โปรแกรม Fritzing

Breadboard view

Schematic View

คำถามท้ายการทดลอง

1.  จากการทดลอง ถ้าป้อนแรงดันอินพุตในช่วง 6 V ถึง 12 V ที่จุด Vin แรงดันที่จุด Vout ของวงจรจะ     คงที่เท่ากับ 5 V หรือไม่ จงอธิบายโดยการวิเคราะห์ตามผลการทดลองที่ได้

• ไม่คงที่ เป็นเพราะว่า ไอซี 7805 จะทำงานเต็มประสิทธิภาพที่ระดับแรงดัน 7  - 12 V แต่เนื่องจากตรงขา IN ของไอซี 7805 ได้ทำการต่อไดโอดอยู่ จึงทำให้เกิดการแบ่งแรงดันไปยังไดโอด 0.7 V ส่งผลให้แรงดันที่เข้าขา IN ของไอซี 7805 ลดลงจาก Vin 

2.  ถ้าป้อนแรงดันอินพุตในช่วง 6 V ถึง 12 V ที่จุด Vin จะได้ผลต่างระหว่างแรงดันที่จุด Vout ของวงจร และแรงดันขา IN ของไอซี 7805 อยู่ในช่วงใด มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นหรือไม่ และแรงดันตกคร่อมที่ตัวไดโอด 1N4001 จะได้ประมาณกี่โวลต์

• ผลต่างอยู่ในช่วง 1.2 - 6.3 V มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น แรงดันตกคร่อมที่ตัวไดโอด 1N4001 มีค่าประมาณ 0.7 V

3.  สำหรับวงจรในการทดลอง ถ้าจะให้ได้แรงดันคงที่ 5 V สำหรับ Vout จะต้องป้อนแรงดันอินพุตที่ Vin อย่างน้อยกี่โวลต์

• 7.7 V

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

• ไม่สว่าง

5.  จากการทดลอง ถ้า LED1 ในวงจรให้แสงสว่าง จะมีกระแสไหลผ่าน LED1 ประมาณกี่มิลลิแอมป์

•  10 mA