ชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก (Analog Communication Systems Experimental Set)

นายณฐวฒน อนทวงศ นายนาวน จนภลม

ปรญญานพนธนเปนสวนหนงของการศกษา ตามหลกสตรครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต

ภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

พ.ศ. 2545

ใบรบรองปรญญานพนธ ภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม

สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

เรอง ชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก (Analog Communication Systems

Experimental Set)

โดย นายณฐวฒน อนทวงศ นายนาวน จนภลม

ปรญญานพนธนเปนสวนหนงของการศกษา ตามหลกสตรครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต สาขาวศวกรรมไฟฟา

________________________________

( ผชวยศาสตราจารยวทยา ประยงคพนธ ) หวหนาภาควชาครศาสตรไฟฟา

วนท______เดอน_________พ.ศ.______

คณะกรรมการสอบปรญญานพนธ

ประธานกรรมการ ( นายมชย โลหะการ )

กรรมการ ( นายประมวญ คงสาคร )

กรรมการ ( ผชวยศาสตราจารย.ดร.สรพนธ ตนศรวงษ )

หวขอปรญญานพนธ ชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก (Analog Communication Systems Experimental Set) โดย นายณฐวฒน อนทวงศ นายนาวน จนภลม ชอปรญญา ครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต สาขาวชา วศวกรรมไฟฟา ภาควชา ครศาสตรไฟฟา ทปรกษาปรญญานพนธ อาจารยมนตร ศรปรชญานนท อาจารยเมธพจน พฒนศกด ปการศกษา 2545

บทคดยอ

เนองจากทางภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอไดมการจดใหมการเรยนการสอนวชา 224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1 (Telecommunication Laboratory I ) ขน วชานเปนวชาทเปดใหมยงขาดชดทดลองทใชในหองปฎบตการ เพราะฉะนนคณะผจดทาจงไดทาชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก สาหรบใชในการเรยนการสอนวชา 224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1 ชดทดลองนประกอบดวย 4 สวนดวยกนคอ แผงประลองวงจรหลก แผงประลองวงจรยอย ซงเปนแผงวงจรกงสาเรจรปจานวน 4 แผง ใบประลองจานวน 18 หวขอการประลองและเฉลยใบประลองทง 18 หวขอ การทดลองใชชดประลองทไดสรางขนสาเรจแลว พบวา สามารถทดลองไดตรงตามวตถประสงคและสามารถนาไปใชในการเรยนการสอนได --------------------------------------- --------------------------------------- ทปรกษาปรญญานพนธ

กตตกรรมประกาศ การทาปรญญานพนธนสาเรจไปดวยด เนองดวยไดรบการสนบสนนใหคาปรกษาจากอาจารยมนตร ศรปรชญานนท อาจารยเมธพจน พฒนศกด ซงเปนอาจารยทปรกษาปรญญานพนธและอาจารยทกทานในภาควชาครศาสตรไฟฟา ไดใหคาแนะนาหลายๆ ดาน จนกระทงปรญญานพนธฉบบนสาเรจลลวงดวยด ดงนนในฐานะผจดทาจงขอกราบขอบพระคณทานอาจารยดวยความเคารพ และขอขอบคณทกทานทเกยวของในการใหความชวยเหลออานวยความสะดวกในทกๆ ดาน ทางผจดทาจงขอขอบคณทกทานเปนอยางสงมา ณ. ทนดวย นายณฐวฒน อนทวงศ นายนาวน จนภลม 17 พฤศจกายน 2545

สารบญ หนา บทคดยอ (ข) กตตกรรมประกาศ (ค) สารบญตาราง (ช) สารบญภาพ (ซ) บทท 1. บทนา 1

ความเปนมาของโครงงาน 1 วตถประสงคของโครงงาน 2 ขอบเขตของโครงงาน 2 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 4

2. ทฤษฎทเกยวของกบโครงงาน 5 2.1 ทฤษฎเกยวกบการเรยนการสอน 5 ความหมายของการเรยนการสอน 5 คณคาของสอการเรยนการสอน 5 ประเภทของสอการเรยนการสอน 6 2.2 ทฤษฎเกยวกบการสอนแบบทดลอง 7 วธการสอนแบบทดลอง 7 การจดการเรยนการสอนในวชาประลอง 8 ประเภทของชดประลอง 8 การสรางสอการเรยนการสอนประเภทชดประลอง 9 ขอเสนอแนะในการใชวธการสอนแบบทดลอง 12 ขอดของวธการสอนแบบทดลอง 13 ขอเสยของวธการสอนแบบทดลอง 13 ใบสงงานและความหมายของใบสงงาน 13 หนาทของใบสงงาน 14 การทาใบสงงาน 14

บทท หนา

ชนดของใบสงงาน 15 ลกษณะของใบสงงาน 16 ขอแนะนาในการเขยนใบสงงาน 16 ขอดของใบสงงาน 17 ขอเสยของใบสงงาน 17 2.3 เนอหาวชาตามหวเรองในการประลอง 18 วงจรกาเนดสญญาณ 19 วงจรจนดความถ 24 วงจรกรองความถ 33 เฟสลอกลป 44 วงจรควบคมอตราขยายแบบอตโนมต 53 การมอดเลตเชงขนาด 56 การดมอดเลตเชงขนาด 65 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางคกาจดสญญาณพาห 69 การดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC 73 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางดานเดยว 79 การดมอดเลตสญญาณ AM-SSB 89 การมอดเลตเชงความถ 91 การดมอดเลตสญญาณ FM 101 การมอดเลตเชงเฟส 104 การดมอดเลตสญญาณ PM 108 การมลตเพลกซแบบแบงความถ 110 ควอดเรเตอรดเทคชน 115 วงจรสงเคราะหความถ 117

3. ขนตอนและวธดาเนนงาน 122 ผงแสดงขนตอนการทางาน 122

วธการดาเนนงาน 123 แผนผงเวลาการทางาน 142

บทท หนา 4. ผลของโครงงาน 143

การทดสอบ 173 5. สรป ปญหาและขอเสนอแนะ 181 บรรณานกรม 183 ภาคผนวก 185 ภาคผนวก ก งบประมาณรายจายของโครงงาน 186 ภาคผนวก ข วงจรและลายวงจรพมพ 188 ภาคผนวก ค Data Sheet 196

สารบญตาราง หนา ตารางท 1 ตารางความสมพนธของเบสเซลฟงกชน 95 ตารางท 2 แผนผงเวลาการทางาน 142

สารบญภาพ หนา

ภาพท 1 วงจรกาเนดสญญาณ (Oscillator) 19 ภาพท 2 สญญาณเอาตพตของวงจรกาเนดสญญาณ 21 ภาพท 3 วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย 21 ภาพท 4 วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต 22 ภาพท 5 วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร 23 ภาพท 6 กราฟคณสมบตการตอบสนองความถของตวเหนยวนาและตวเกบประจ 25 ภาพท 7 วงจรเรโซแนนซแบบอนกรม 25 ภาพท 8 คาอมพแดนซตอความถของวงจรอนกรม 27 ภาพท 9 คณสมบตของกระแสและแรงดนทเกดขนในวงจรเรโซแนนซแบบอนกรม 27 ภาพท 10 วงจรเรโซแนนซแบบขนาน 28 ภาพท 11 วงจรเรโซแนนทแบบขนานในทางปฏบต 29 ภาพท 12 คาอมพแดนซตอความถของวงจรเรโซแนนซแบบขนาน 29 ภาพท 13 คณสมบตของกระแสและแรงดนทเกดขนในวงจรเรโซแนนซแบบขนาน 31 ภาพท 14 คณสมบตของวงจรเรโซแนนซแบบขนานและแบบอนกรม 31 ภาพท 15 คณสมบตของวงจรกรองความถตาผาน 35 ภาพท 16 วงจรกรองความถตาผาน 35 ภาพท 17 คณสมบตของวงจรกรองความถสงผาน 36 ภาพท 18 วงจรกรองความถสงผาน 37 ภาพท 19 วงจรกรองความถตาผานอนดบทสอง 37 ภาพท 20 วงจรกรองความถสงผานอนดบทสอง 39 ภาพท 21 วงจรกรองความถตาผานอนดบทส 39 ภาพท 22 คณสมบตการทางานของวงจรกรองยานความถผาน 40 ภาพท 23 วงจรกรองยานความถผาน 41 ภาพท 24 คณสมบตการทางานของวงจรตดยานความถ 43 ภาพท 25 วงจรตดยานความถ 43 ภาพท 26 โครงสรางพนฐานของเฟสลอกลป 44 ภาพท 27 ยานการทางานของเฟสลอกลป 45

ภาพท 28 ความสมพนธของยานลอกความถกบยานความถแคปเตอร 46 หนา ภาพท 29 ภาคตรวจจบเฟสโดยใช XOR ทมมตางเฟสตางๆกน 47 ภาพท 30 ความสมพนธระหวางแรงดนทเอาตพตกบมมตางเฟสของภาคตรวจจบเฟส 48 ภาพท 31 โครงสรางภายในของไอซเบอร LM565 49 ภาพท 32 วงจรใชงานไอซ PLL 50 ภาพท 33 โครงสรางการทางานของวงจรคณความถ 51 ภาพท 34 การประยกตใชงาน PLL เปนวงจรคณความถ 2 เทา 52 ภาพท 35 แผนผงการทางานของวงจร AGC 54 ภาพท 36 กราฟคณสมบตของวงจร AGC แบบตาง ๆ 55 ภาพท 37 วงจร AGC 56 ภาพท 38 สญญาณการมอดเลตเชงขนาด 57 ภาพท 39 ความสมพนธของสญญาณ AM กบแอมปลจดของสญญาณ 60 ภาพท 40 สญญาณ AM ในสภาวะโอเวอรมอด(Overmodulation) 60 ภาพท 41 สญญาณ AM ในโดเมนความถ 61 ภาพท 42 สเปคตรมกาลงของสญญาณ AM 64 ภาพท 43 โครงสรางของวงจรสรางสญญาณ AM 65 ภาพท 44 วงจรดมอดเลตเชงขนาดแบบตรวจจบกรอบสญญาณ (Envelope detection) 66 ภาพท 45 โครงสรางการดมอดเลตแบบโคเฮอเรนตดเทคชน 67 ภาพท 46 วงจรดมอดเลตแบบโคเฮอเรนตดเทคชน 69 ภาพท 47 สญญาณ AM-DSBSC ในโดเมนของเวลา 71 ภาพท 48 สเปคตรมความถของสญญาณ AM-DSBSC 71

ภาพท 49 โครงสรางการทางานของการสรางสญญาณ AM – DSBSC 72 ภาพท 50 วงจรสรางสญญาณ AM – DSBSC 73 ภาพท 51 บลอกไดอะแกรมของการดมอดเลตสญญาณ AM – DSBSC 74 ภาพท 52 วงจรดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC 75 ภาพท 53 การดมอดเลตสญญาณแบบคอสแทกลป 76 ภาพท 54 การดมอดเลตสญญาณแบบสแควรงลป 78 ภาพท 55 สญญาณมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางดานเดยว(AM-SSB) 80 ภาพท 56 สเปคตรมของสญญาณ AM – SSB 81 ภาพท 57 การสรางสญญาณ AM – SSB แบบใชวงจรกรองความถ 83 ภาพท 58 วงจรสรางสญญาณ AM – SSB 84 หนา ภาพท 59 โครงสรางการทางานของวงจรสรางสญญาณแบบเลอนเฟสสญญาณ 84 ภาพท 60 การสรางสญญาณ AM-VSB แบบใชวงจรกรองความถ 87 ภาพท 61 โครงสรางการทางานของวงจรสรางสญญาณแบบเลอนเฟสสญญาณ 88 ภาพท 62 สเปคตรมความถของสญญาณ AM- VSB 88 ภาพท 63 โครงสรางการดมอดเลตสญญาณ AM – SSB 90 ภาพท 64 วงจรดมอดเลตสญญาณ AM – SSB 90 ภาพท 65 บลอกไดอะแกรมการดมอดเลตสญญาณ AM – VSB 90 ภาพท 66 การมอดเลตเชงความถ 91

ภาพท 67 การเปลยนแปลงคาความถของสญญาณ FM ตามคณสมบตของเบสเซลฟงกชน 95 ภาพท 68 การกระจายตวของสเปคตรมความถของสญาณ FM 96 ภาพท 69 โครงสรางการมอดเลตสญญาณ FM แบบทางตรง (Direct FM Modulators) 98 ภาพท 70 วงจรสรางสญญาณ 199 ภาพท 71 วงจรสรางสญญาณ FM 100 ภาพท 72 โครงสรางการทางานของ PLL 102 ภาพท 73 โครงสรางการดมอดเลตสญญาณ FM โดยใช PLL 102 ภาพท 74 รปคลนสญญาณ FM และสญญาณ PM 105 ภาพท 75 ความสมพนธของการสรางสญญาณ FM และ PM 107 ภาพท 76 การสรางสญญาณ PM 108 ภาพท 77 การดมอดเลตสญญาณ PM 109 ภาพท 78 การมลตเพลกซแบบแบงเวลา 110 ภาพท 79 สเปคตรมความถของสญญาณขาวสารในการสงสญญาณแบบ FDM 111 ภาพท 80 เครองสงสญญาณแบบ FDM 112 ภาพท 81 เครองรบสญญาณแบบ FDM 113 ภาพท 82 ดานสงสญญาณเอฟเอมสเตอรโอ 114 ภาพท 83 ดานรบสญญาณเอฟเอมสเตอรโอ 114 ภาพท 84 โครงสรางการทางานของวงจรควอดเรเตอรดเทคชน 115 ภาพท 85 โครงสรางการทางานของวงจรสงเคราะหความถแบบเฟสลอกลป 118 ภาพท 86 วงจรสงเคราะหความถแบบเฟสลอกลป 119 ภาพท 87 โครงสรางการทางานของวงจรสงเคราะหความถแบบเฮทเตอรโรดายน 120 หนา

ภาพท 88 โครงสรางของวงจรสงเคราะหความถแบบพรสเกล 121 ภาพท 89 ผงแสดงขนตอนการทางาน 122 ภาพท 90 รปขนาดของแผงทดลองวงจรยอย 131 ภาพท 91 วงจรบนแผงทดลองยอยแผนท 1 131 ภาพท 92 วงจรบนแผงทดลองยอยแผนท 2 132 ภาพท 93 วงจรบนแผงทดลองยอยแผนท 3 132 ภาพท 94 วงจรบนแผงทดลองยอยแผนท 4 133 ภาพท 95 วงจรแหลงจายไฟทใชในชดทดลองหลก 135 ภาพท 96 วงจรแหลงกาเนดสญญาณทใชในชดทดลองหลก 136 ภาพท 97 แบบและขนาดของชดแผงทดลองหลก 138 ภาพท 98 หนาปทมของชดแผงทดลองหลกสวนท 1 138 ภาพท 99 หนาปทมของชดแผงทดลองหลกสวนท 2 139 ภาพท 100 การวางอปกรณภายในชดทดลองหลก 140 ภาพท 101 สญญาณรปซายนทไดจากชดกาเนดสญญาณ 174 ภาพท 102 สญญาณรปสามเหลยมทไดจากชดกาเนดสญญาณ 174 ภาพท 103 สญญาณรปสเหลยมทไดจากชดกาเนดสญญาณ 175 ภาพท 104 ชดทดลองหลก 175 ภาพท 105 การวางอปกรณภายในชดทดลองหลก 176 ภาพท 106 การประกอบแผงทดลองวงจรยอยกบชดทดลองหลก 176 ภาพท 107 ตวอยางแผงทดลองวงจรยอยทเปนวงจรกงสาเรจรป 177 ภาพท 108 แผงทดลองวงจรยอยทสรางขนทงหมด 4 แผงทดลอง 177 ภาพท 109 สญญาณทไดจากวงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอรในใบประลองท 1 178 ภาพท 110 สญญาณจากการมอดเลตเทยบกบสญญาณขาวสารในใบประลองท 6 178 ภาพท 111 สเปคตรมความถของสญญาณ AMในใบประลองท 6 179

ภาพท 112 สญญาณการมอดเลตเชงความถเทยบกบสญญาณขาวสารในใบประลองท 12 179 ภาพท 113 สญญาณการมอดเลตเชงเฟสเทยบกบสญญาณขาวสารในใบประลองท 14 180 ภาพท 114 สญญาณทเอาตพตเทยบกบสญญาณอางองในใบประลองท 18 180 หนา ภาพท 115 วงจรแหลงจายไฟตรง V12± และ V5± 189 ภาพท 116 ลายวงจรพมพ ของวงจรแหลงจายไฟตรง V12± และ V5± 190 ภาพท 117 วงจรแหลงกาเนดสญญาณทใชในชดทดลองหลก 191 ภาพท 118 ลายวงจรพมพของวงจรแหลงกาเนดสญญาณทใชในชดทดลองหลก 191 ภาพท 119 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 1 192 ภาพท 120 ลายวงจรพมพของ แผงทดลองวงจรยอยแผนท 1 192 ภาพท 121 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 2 193 ภาพท 122 ลายวงจรพมพของ แผงทดลองวงจรยอยแผนท 2 193 ภาพท 123 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 3 194 ภาพท 124 ลายวงจรพมพของ แผงทดลองวงจรยอยแผนท 3 194 ภาพท 125 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 4 195 ภาพท 126 ลายวงจรพมพของ แผงทดลองวงจรยอยแผนท 4 195

บทท 1 บทนา

ความเปนมาและความสาคญของปญหา ในการดาเนนชวตของคนเราจะตองมการตดตอระหวางกนและกนอยเสมอ การตดตอระหวางกนนนเองทเปนทมาของการสอสาร โดยเรมจากการสอสารระยะใกลแลวขยายออกไปเปนการสอสารระยะไกล ซงในอดตการสอสารระยะไกลนจะเปนในรปของสญญาณตาง ๆ เชน สญญาณควนไฟ สญญาณธง การสอสารดวยวธการดงกลาวนสภาพแวดลอมตาง ๆ จะมอทธพลอยางมากในการสอสารขอมลเปนผลใหการสอสารแบบนไมเปนทแพรหลาย แตอยางไรกตามกระบวนการสอสารนนจะประกอบไปดวย ผสงขาวสารขอมล สอกลางทใชสาหรบการสงขาวสารขอมลและผรบขาวสารขอมล จากองคประกอบของการสอสารนเองททาใหมการแปลงขอมลขาวสารใหเปนสญญาณไฟฟาแลวสงสญญาณในรปของคลนแมเหลกไฟฟาผานไปในอากาศทเปนตวกลางในการสอสารขอมล การสอสารในรปสนามแมเหลกไฟฟา จงไดมการพฒนาไปอยางตอเนอง มการศกษาและคดคนระบบการสอสารแบบตาง ๆ ขนมาใชงานกนอยางมากมาย ปจจบนเทคโนโลยการสอสารมการพฒนาไปอยางรวดเรว และไดเขามามบทบาทในชวตประจาวนมากขนตามลาดบ เหนไดจากในอดตระบบวทยสอสารจากดอยเฉพาะหนวยงานของรฐเทานน แตปจจบนไดมการนาเครองมอสอสารแบบตาง ๆ มาใชประโยชนมากขน อกทงประชาชนทวไปกใหความสนใจเปนอยางมาก เปนผลใหระบบวทยสอสารมการขยายวงในการใชบรการออกไปเรอย ๆ ในอนาคต จะเหนวาเทคโนโลยการสอสารใหมทเกดขนมาน เกดจากการศกษาและพฒนาระบบสอสาร โดยมพนฐานทางวศวกรรมไฟฟามาเกยวของ ดงนนในสาขาวชาวศวกรรมไฟฟาจงไดบรรจเนอหาเกยวกบระบบการสอสารไวในหลกสตรทงทางภาคทฤษฎและภาคปฏบต เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบระบบการสอสารเพอนาไปใชงานและพฒนาระบบการสอสารใหดขน โดยผเรยนควรไดรบเนอหาทงทางทฤษฎและทางปฏบต ซงการเรยนในภาคปฏบตจะทาใหผเรยนมประสบการณไดเหนจรงและเขาใจในเนอหามากกวาการเรยนทฤษฎเพยงอยางเดยว ในปจจบนนภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระ-จอมเกลาพระนครเหนอ ไดจดใหมการเรยนการสอนวชา 224303 ปฏบตการระบบสอสาร 1 (Communication System Laboratory I ) ไวในหลกสตรปรบปรงใหม ปการศกษา 2543 ซงเนอหาภายในวชาไดกลาวถง การปฏบตเกยวกบอปกรณสอสารตาง ๆ เนองจากวชานเปนวชาทเปดใหม ยงขาดชดทดลองทใชในการทดลองในหองปฏบตการ และระบบการสอสารแบบแอนะลอกกเปนพนฐานของระบบการสอสารทจะนาไปสระบบการสอสารทซบซอนยงขน เพราะฉนนควรไดมการ

2

จดหาชดทดลองและใบประลอง ทงนกเพอทจะชวยใหการเรยนการสอนมประสทธภาพและบรรลตามวตถประสงคของหลกสตร ดงนน ทางผเสนอโครงงานจงไดเสนอ เรอง ชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก เปนหวขอโครงงานปรญญานพนธ เพอชวยใหการสอนในภาคปฏบตใหมประสทธภาพและบรรลตามวตถประสงคของหลกสตร โดยโครงงานชดนจะประกอบไปดวย ใบประลองและชดทดลองทสามารถทาการทดลองไดงาย

วตถประสงคของโครงงาน เพอสราง ชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก สาหรบใชประกอบการเรยนการสอนรายวชา 224303 ปฏบตการระบบสอสาร 1 (Communication System Laboratory I ) ตามหลกสตรของภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

ขอบเขตของโครงงาน โครงงานปรญญานพนธนเปนสวนหนงของวชา 224303 ปฏบตการระบบสอสาร 1 (Communication System Laboratory I) ทางผจดทาไดนาบางสวนของเนอหาวชามาจดทาเปนปรญญานพนธเรอง ชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก ซงจดวาเปนพนฐานทสาคญของระบบสอสารในแบบตาง ๆ โดยมสวนประกอบของปรญญานพนธ ดงน 1. ชดทดลอง ประกอบดวย 1.1 ชดทดลองหลก 1.1.1 แหลงจายไฟ + 5 โวลต 1 แอมแปร 1 ชด 1.1.2 แหลงจายไป +12 โวลต 1 แอมแปร 1 ชด 1.1.3 เครองกาเนดความถ 2 ชด - ผลตสญญาณรปซายน เอาตพตสงสด 5.6 Vp-p

- ผลตสญญาณรปสเหลยม เอาตพตสงสด 16 Vp-p

- ผลตสญญาณรปสามเหลยม เอาตพตสงสด 12 Vp-p

- ผลตความถ 10Hz – 100KHz

3

1.2 ชดทดลองตามใบประลอง 2. ซอฟทแวร 2.1 ใบประลอง จานวน 18 เรอง ประกอบดวย

ใบประลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ (Oscillator) - วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารทเลย (Hartley Oscillator)

- วงจรกาเนดสญญาณแบบโคลพทท (Colpitts Oscillator) - วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร (Quadrature

Oscillator) ใบประลองท 2 วงจรจนดความถ (Tune Circuit) ใบประลองท 3 วงจรกรองความถ ( Filter ) - วงจรกรองความถตาผาน ( low - pass filter ) - วงจรกรองความถสงผาน ( high - pass filter ) - วงจรกรองยานความถผาน ( band - pass filter )

- วงจรตดยานความถไมผาน ( band stop or band elimination

filter ) ใบประลองท 4 เฟสลอกลป (Phase – Locked Loop : PLL) ใบประลองท 5 วงจรควบคมอตราขยายแบบอตโนมต (Automatic Gain

Control : AGC) ใบประลองท 6 การมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Modulation : AM) ใบประลองท 7 การดมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Demodulation) ใบประลองท 8 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางคกาจดสญญาณพาห

(Double Sideband Suppressed Carrier Modulation : DSBSC) ใบประลองท 9 การดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC

(Double Sideband Demodulation ) ใบประลองท 10 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางดานเดยว

(Single Sideband Modulation :SSB) ใบประลองท 11 การดมอดเลตสญญาณ AM – SSB (Single Sideband

Demodulation) ใบประลองท 12 การมอดเลตเชงความถ (Frequency Modulation : FM)

4

ใบประลองท 13 การดมอดเลตสญญาณ FM (Frequency Demodulation) ใบประลองท 14 การมอดเลตเชงเฟส (Phase Modulation : PM) ใบประลองท 15 การดมอดเลตสญญาณ PM ( Phase Demodulation ) ใบประลองท 16 การมลตเพลกซแบบแบงความถ

(Frequency Division Multiplex : FDM) ใบประลองท 17 ควอดเรเตอรดเทคชน ( Quadrature Detection ) ใบประลองท 18 วงจรสงเคราะหความถ (Frequency Synthesizer) 2.2 เฉลยการทดลอง 2.3 คมอการใชชดทดลอง

ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1. เปนแนวทางในการศกษาและทดลองระบบสอสารแอนะลอก 2. เพมประสทธภาพในการเรยนการสอนใหบรรลตามวตถประสงคของหลกสตร 3. เปนแนวทางในการสรางชดทดลองอน ๆ ตอไป

บทท 2

ทฤษฎทเกยวของกบโครงงาน ทฤษฎและเอกสารทเกยวของทนามาใชในงานปรญญานพนธ เรอง ชดทดลองการสอสารแบบ แอนะลอก ประกอบดวย 3 สวน คอ

2.1 ทฤษฎเกยวกบการเรยนการสอน 2.2 ทฤษฎเกยวกบการสอนแบบทดลอง 2.3 เนอหาวชาตามหวเรองในการประลอง

2.1 ทฤษฎเกยวกบการเรยนการสอน ความหมายของสอการเรยนการสอน สมบรณ สงวนญาต (2534 : 43) ไดใหความหมาย สอการเรยนการสอน วา ทกสงทกอยาง ทผสอนและผเรยนนามาใชในการเรยนการสอน เพอชวยใหกระบวนการเรยนการสอนดาเนนไปสเปาหมายอยางมประสทธภาพ ไดแก วตถสงของทมอยในธรรมชาต หรอมนษยสรางขนมา รวมทงวธการสอนและกจกรรมในรปแบบตาง ๆ นรต ถงนาค (2536 : 249) ไดใหความหมายวา เปนวสดเครองมออปกรณทกชนด รวมทงวธการสอนจะนาไปใชในการสอนเพอสอความหมาย ตามวตถประสงคในการถายทอดของผสอนไปยงผเรยน อบรม สนภบาล และ กญชร องคสรพร (2523 : 93) ไดใหความหมายของ สอสารการเรยนการสอน วา หมายถง สงใดกตามทเปนตวกลางนาความรความคดทศนคตจากครไปสผเรยน และทาให การเรยนการสอนนนเปนไปตามวตถประสงคทวางไวเปนอยางด อาจกลาวไดวา สอการสอนนนเปนทกสงทกอยางทชวยใหการจดกระบวนการเรยนการสอนประสบผลสาเรจอยางมประสทธภาพ คณคาของสอการเรยนการสอน เรองคณคาของสอการเรยนการสอน เปนผลสบเนองมาจากการวจยสอ ซงอาจหาอานไดจากเอกสารการวจยและวทยานพนธทเกยวของ เพอใหตระหนกถงคณคาของสอการเรยนการสอนโดยทว ๆ ไป จงขอนาผลการวจยเกยวกบคณคาของสอการเรยนการสอนมากลาวโดยสรปดงน

1. ชวยใหผเรยนเรยนรไดดขนจากประสบการณทมความหมายในรปแบบตาง ๆ

6

2. ชวยใหผเรยนเรยนรไดมากขน โดยใชเวลานอยลง 3. ชวยใหผเรยนมความสนใจในการเรยน และมสวนรวมในการเรยนอยางกระฉบกระเฉง 4. ชวยใหผเรยนเกดความประทบใจ มนใจ และจดจาไดนาน 5. ชวยสงเสรมการคดและการแกปญหาในการเรยนร 6. ชวยใหสามารถเอาชนะขอจากดตาง ๆ ในการเรยนรได

6.1 ทาสงทซบซอนใหงายขน 6.2 ทาสงทเปนนามธรรมใหเปนรปธรรมมากขน 6.3 ทาสงทเคลอนไหวเรวใหดชาลง 6.4 ทาสงทเคลอนไหวหรอเปลยนแปลงชาใหดเรวขน 6.5 ทาสงทใหญมากใหเลกเหมาะแกการศกษา 6.6 ทาสงทเลกมากใหมองเหนไดชดเจนขน 6.7 นาสงทเกดในอดตมาศกษาในปจจบน 6.8 นาสงทอยไกลมาศกษาในหองเรยนได

7. ชวยลดการบรรยายของผสอนลง แตชวยใหผเรยนเขาใจไดงายขน 8. ชวยลดการสญเปลาทางการศกษาลง เพราะชวยใหการเรยนมประสทธภาพมากขน

ผเรยนสอบตกนอยลง ประเภทของสอการเรยนการสอน ประเภทของสอการเรยนการสอน มนกศกษาไดแบงประเภทไวมากมาย เพอใหเกดความเขาใจ จะยกตวอยางการแบงของนกศกษาบางทาน เพอเปนแนวทางใหกบผศกษาไดเขาใจ ดงน ชยยงค พรหมวงศ ผอานวยการสานกเทคโนโลยการศกษา มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช ไดแบงสอการเรยนการสอนตามแนวของเทคโนโลยทางการศกษาไว 2 ประเภท คอ (อางโดย สมบรณ , 2534 : 45) 1. สอประเภทวสด หมายถง สงชวยสอนทมการผพง สนเปลอง เชน ฟลม ภาพถาย ภาพยนตร สไลด และสงของทมการเสอมสลายตามการใชงานตาง ๆ

2. สอประเภทอปกรณ หมายถง สงชวยสอนทเปนเครองมอ เชน กลองถายรป เครองฉายภาพ

ยนตร เครองฉายสไลดและฟลมสตรฟ เครองรบวทยโทรทศน เครองมอประเภทตาง ๆ ทมราคา

7

เอดการ เดล (Edgar Dale) แหงมหาวทยาลยโอไฮโอ สหรฐอเมรกา ไดจดลาดบกรวยประสบการณ (Cone of Experience) ในการเรยนรของมนษย โดยคานงความเปนรปธรรมไปหานามธรรม 10 ประเภทดงน (อางโดย สมบรณ , 2534 : 46 - 47)

1. สอทใหประสบการณตรงผานประสาทสมผสทง 5 โดยใหผเรยนไดลงมอทาจรงไดจบตอง ลบคลา ลมรส ดมกลน จากสภาพความเปนจรง เชน การฝกหดขบรถยนต การซอมเครองยนต การเดนสายไฟ การทดลอง การทาสวนครว ซงรวมทงวสด อปกรณ เครองมอเครองใช และของจรงทกชนด

2. สอทใหประสบการณรอง ไดแก สงททาจาลองขนมาแทนของจรง ในกรณทไมสามารถนา

ของจรงมาใชได เชน หนจาลองชนดตาง ๆ 3. การแสดงละคร หรอการสรางสถานการณจาลอง โดยสรางบท หรอสถานการณใหผเรยนได

ม สวนรวมแสดงตามบท

4. การสาธต เปนวธการอกรปแบบหนงทครผสอนจดเตรยมวสด อปกรณ เครองมอ แลวมผ

แสดงใหผเรยนชม โดยเนนกระบวนการหรอขนตอนการกระทาทถกตอง 5. การศกษานอกสถานท เปนวธการอกรปแบบหนง ทพาผเรยนไปสมผสกบสภาพความเปน

จรง โดยมการวางแผนเตรยมการอยางรดกม ผเรยนจะพบกบสอหลายสงหลายอยาง ตามสภาพทเปนจรงโดยใชการสงเกตเปนหลก

6. นทรรศการ เปนรปแบบการจดแสดงทางการศกษา โดยมวตถประสงคชดเจน ดวยการนาสอ

หลายรปแบบมาจดอยางเปนระบบ 7. โทรทศนและภาพยนตร เปนสอทใหทงภาพและเสยง มการเคลอนไหลใหเปนคลายของ

จรง สามารถยนยอหรอขยายใหเหมาะสมกบสภาพกบสภาพการเรยนรได

8. ภาพนง วทย และการบนทกเสยง เปนสออกลกษณะหนงทใหประสบการณแกผเรยน โดย

ผานประสาทตาหรอประสาทห 9. ทศนสญลกษณ ไดแก พวกวสดกราฟฟกทกประเภท เชน แผนภม แผนสถต

แผนภาพ

8

ภาพโฆษณา การตนเรอง และสญลกษณรปแบบตาง ๆ ทนามาใชในการสอความหมาย ผเรยนจะตองมพนฐานทางรปธรรมมากอนจงจะเขาใจไดด

10. วจนสญลกษณ ไดแก คาพด คาบรรยาย หนงสอหรอเอกสารทใชตวอกษร ตวเลขแทนความ

หมายของสงตาง ๆ

2.2 ทฤษฎเกยวกบการสอนแบบทดลอง วธการสอนแบบทดลอง ( Laboratory Method ) การสอนแบบทดลอง คอ วธการสอนททาใหเกดประสบการณตรงเกยวกบสงทตองนาไปปฏบต หรอขอเทจจรงจากทฤษฎ เพอเปนการสรปถงขอเทจจรงตามทฤษฎดวยวธการคนควาและลงมอปฏบตการทดลอง ยงมบคคลอกหลายทานทไดใหความหมายเกยวกบการสอนแบบทดลองไว ซงไดยกมาเปนตวอยางดงน ละออ การณยะวณช กบคณะ ไดกลาวถงวชาการสอนแบบทดลองวา วธการสอนแบบทดลอง หมายถง วธสอนใหเกดประสบการณใหม ๆ และขอเทจจรงจากการสอบสวนและการทดลองนนเอง วธนนกเรยนเปนผปฏบตการทดลองในหองปฏบตการ ซงไมเหมอนกบวธสอนแบบสาธตทครเทานนทดาเนนการทดลองในขณะทนกเรยนเปนผเฝาด วธการสอนแบบนอาจเรยกวา วธคนควา (Research Method) กได (อางโดย กฤษณะ , ปญญา , 2536 : 4-8) มณฑา ธงอนเนตรเรยกวธการสอนแบบทดลองวา การสอนแบบเชงการทดลอง (Laboratory Approach) และไดกลาววา การสอนแบบน เปนกจกรรมทครจดทาขน เพอชวยใหเรยนไดงายขน คอ สามารถเหนไดดวยตากอนทจะเกดความเขาใจ แทนทจะใหนกเรยนเชอคาบอกเลาของคร การทดลองมกใชเมอตองการจะพสจนกฎตาง ๆ (อางโดย กฤษณะ , ปญญา , 2536 : 4-8) การจดการเรยนการสอนในวชาประลอง การศกษาทางดานเทคโนโลยจาเปนอยางยงทจะตองทาใหผเรยนเกดการเรยนรแบบมเหตมผลเชงวทยาศาสตรสามารถพสจนได หรอแสดงใหเหนจรงได เพราะการศกษาแบบเลอนลอย จะทาใหผเรยนเกดความไมมนใจในเนอหาวชาทไดศกษาตามทฤษฎทวางไวซงจะมผลเสยตอการนาทฤษฎไปประยกตใชกบงานอน โดยมจดประสงคการเรยนการสอนแบบประลองไว 2 ขอคอ 1) พสจนความเปนจรงในเนอหาวชาทางทฤษฎ 2) สงเสรมความสามารถทางสตปญญาในการคดแกปญหา ดงนนในการจดการ

9

เรยนการสอนแบบประลองจงจาเปนตองใชสอ ทสามารถทาการทดลอง เพอนาขอมลจากการทดลอง เพอนาขอมลจากการทดลองไปใชเปรยบเทยบหรอพสจนความจรงตามเนอหาวชาทฤษฎซงไดแก

1) ชดประลอง 2) ใบประลอง

ชดประลอง เปนอปกรณชวยสอนทใชประกอบการสอนเพอแสดงเนอหาทเปนกฎ สตรหรอทฤษฎทกาหนดไวหรอใชเพอทดลองหาความสมพนธ สรางกฎเกณฑขนใหมโดยแสดงใหเหนจรงไดในรปของคาทแสดง ความรอน แสง เสยง หรอปฏกรยาอนๆ ประเภทของชดประลอง ชดประลองทใชในการเรยนการสอนแบงออกเปน 2 ประเภท ไดแก

1. ชดประลองสาหรบผสอน 2. ชดประลองสาหรบผเรยน ชดประลองทง 2 ประเภท มจดประสงคในการออกแบบ และลกษณะการใชในการเรยนการสอน

แตกตางกนดงน 1. ชดประลองสาหรบผสอน เปนชดประลองทออกแบบสาหรบผสอนเพอสาธตประกอบการสอน

หนาชนเรยนในวชาทฤษฎ วชาเชงประลอง เพอพสจนสตร กฎ โดยแสดงผลอยในรปตางๆ แตผลหรอคาทไดจากการทดลองสาธต จะไมสามารถใชเปนตวเลขอางอง หรอคามาตรฐานไดจะสรปอยในแนวกวางๆ มากกวาเจาะจงในรายละเอยด ชดประลองประเภทนจะตองมขนาดใหญเพยงพอทผเรยนในชนเรยนจะสงเกตเหนไดทวถง และชดเจน

2. ชดประลองสาหรบผเรยน ชดประลองประเภทน มลกษณะใกลเคยงกบสภาพการปฏบตงานจรงกวาชดประลองประเภทแรก ทผสอนใชทาการสาธต สามารถแบงยอยออกตามลกษณะการใชงานไดอก 2 ชนด คอ ชดประลองสาหรบการเรยนการสอนรายบคคล และรายกลม การออกแบบทวไปจะมขนาดเลก โดยอาจตดตงไวกบแผงหรอบรรจไวในกระเปา เพอสะดวกตอการนาไปศกษานอกสถานทเทาทโอกาสอานวย คาทไดหรอผลการทดลองจากชดประลอง ประเภทนจะมความแนนอน ใชอางองได

10

การสรางสอการเรยนการสอนประเภทชดประลอง แนวทางหนงในการปรบปรงกระบวนการเรยนการสอนสาขาชางอตสาหกรรม คอ การมสอการเรยนการสอนทด สอดคลองกบหลกสตร และผสอนนาไปใชอยางถกวธ ทาใหประสทธภาพของการเรยนการสอนดยงขน ในการผลตสอการเรยนการสอนมหลก 3 ประการ คอ

1. เทคนคการผลต ใหสามารถใชไดตามตองการ 2. ความคดสรางสรรคในการผลตสอการเรยนการสอนนนๆ 3. การออกแบบใหสอดคลองกบกระบวนการสอน จดมงหมายการสอนและลกษณะทจะนาไป

ใชงาน สาหรบแนวทางในการออกแบบชดสอการสอนอยางมประสทธภาพ สามารถแบงเปน 5 ขนตอน

ดงน 1. กาหนดขอบขายเนอหาวชา 2. กาหนดเนอหาและวตถประสงค 3. การออกแบบและสรางชดสอการเรยนการสอน 4. การทดลองใชงาน 5. การปรบปรง 1. กาหนดขอบขายเนอหาวชา ประกอบดวยองคประกอบ 4 ประการ ดาเนนควบคกนไป คอ

การศกษาเชงวเคราะหเนอหาวชา การศกษาเปรยบเทยบหลกสตร การสารวจโรงงาน 1.1 การศกษาเชงวเคราะหเนอหาวชา เพอการวางโครงรางลาดบความสมพนธและแบงระดบ

ความยาก – งาย ของเนอหาวชาทจะออกแบบสรางสอการสอน โดยศกษาจากตารา เอกสารการสมมนา ปรกษาผเชยวชาญและศกษางานอตสาหกรรมทเกยวของ

1.2 การศกษาเปรยบเทยบหลกสตร เพอศกษาความสอดคลองและความแตกตางของหลกสตรทใชเรยนในสถานศกษาตางๆ ทเกยวของ โดยการศกษาจากเอกสารหลกสตรการสอบถามครผสอน ผลทไดจะชวยในการเลอกและกาหนดหวขอเรอง ไดสอดคลองกบหลกสตร

1.3 การสารวจโรงงาน เปนการสารวจสภาพการทางาน เครองมอ อปกรณและเทคนคทใชในการทางานตามหวขอเรองของชดสอการเรยนการสอน โดยสอบถามวศวกร โรงงานและศกษางานวจยทเกยวของ เพอกาหนดรายละเอยดของการวเคราะหงาน ความสามารถในงาน ความรและทกษะทตองการในงาน

1.4 การสารวจสถานศกษา เปนการเรยนรวธการเรยนการสอน ความพรอม เครองมอ วสดอปกรณและสงอานวยความสะดวกตางๆ ในสถานศกษาตลอดจนปญหาและอปกรณในการเรยนการสอน โดยการสารวจหรอสอบถามจากครผสอน

11

2. กาหนดเนอหาและวตถประสงค จากขอบขายเนอหาทไดนามาศกษา เพอใหสามารถจาแนกเปนสวนตางๆ เทาทจาเปนได กลาวคอ ใหรถงจดมงหมายและหนาท ( Purpose and Function ) ของชดทดลองวาทาอยางไรจงจะสามารถทางานไดตามตองการและสามารถตอบสนองจดมงหมายของเนอหาวชาไดอยางครบถวน ผสรางควรจะตองออกแบบสวนตางๆ ของชดประลองอยางไรจงจะเปนไปตามจดมงหมายและหนาททกาหนดไว หรอถามการคานวณเพอออกแบบ และวเคราะหสวนประกอบตางๆ กตองมการจดเตรยมลวงหนา และทาการคานวณใหพรอมอกทงตองมองใหครอบคลมถงการประกอบสวนตางๆ เขาดวยกน และการซอมแซมหรอตรวจปรบสวนประกอบทสาคญตองเตรยมวธการบารงรกษาชดประลองอยางถกต องเหมาะสม เพอใหวตถประสงคของชดประลองนครอบคลมกบการกาหนดขอบขาย

ของเนอหาวชาทไดเตรยมการมาแลว 3. การออกแบบและสรางชดสอการเรยนการสอน วตถประสงคของชดประลอง ทผานการ

วเคราะหและตรวจสอบแลว เปนแนวทางในการออกแบบและสรางอปกรณชวยสอนหรอชดประลองททาการออกแบนสามารถนาไปใชเปนทงอปกรณการสอนของครและเปนอปกรณในการทากจกรรมของนกศกษา ชดประลองจงมความสาคญมากตอความสมฤทธผลทางการเรยนของนกศกษาและความสามารถในการทางานดานชางอตสาหกรรม การศกษาทางดานชางอตสาหกรรมสอการเรยนการสอนประเภทชดประลอง หรอชดสาธตเปนสงทจาเปนอยางมาก เนองจากนกศกษาชางอตสาหกรรมจาเปนตองไดรบประสบการณจากการเรยนรทเปนรปธรรมมากทสดเพอทจะสามารถปฏบตงานไดเปนอยางด ชดประลองและชดสาธตการทดลองตางๆ จงมการผลตขนอยางมากมาย การออกแบบและสรางสอประเภทชดประลองนนจาเปนตองนาหลกการดานการออกแบบทางดานวศวกรรมเชงปฏบตมาประยกตกบหนวยของงานทออกแบบสราง ตามลาดบดงน

3.1 กาหนดจดประสงคในการนาชดประลองไปใชในการสอน การนาชดประลองไปใชสอน ควรกาหนดใหสอดคลองกบวตถประสงคของการเรยนการสอน การออกแบบสรางจะสาเรจผลตามเปาหมายและใชไดจรง จะตองศกษาขอมลตางๆ ประกอบ ไดแก สภาพการณในการเรยนการสอน ศกษาขอมลทางดานวชาการ และกลมของผเรยนจากนนกนาไปใชเขยนจดประสงคเปนขอๆ และกาหนดขอบเขตคณลกษณะของชดประลองทจะออกแบบสราง สดทายจะตองตรวจสอบความสอดคลองกบวตถประสงคของบทเรยนอกครง

3.2 การกาหนดหนาทของชดประลอง จากการบรรยายคณลกษณะของชดประลองทกาหนดขนในขอ 1 นามาวเคราะห เพอคนหาคาพนฐาน (Basic Term) ซงจะทาใหเราทราบถงรายการหนาทตางๆ ของชดประลอง ศกษาพจารณาปจจยทจะทาใหอปกรณทางานไดตามกาหนด

12

3.3 การศกษาปจจยทจะทาใหชดประลองทางานไดตามรายการ หนาทในขนตอนนเปนการคดคนสงททาใหอปกรณทสามารถทางานไดตามรายการหนาททกาหนด โดยทวไปจะอยในรปวสด (Material) พลงงาน (Energy) และสญญาณ (Signal) สงทกาหนดอาจเขยนเปนคาสนๆ ภาพสเกตตางๆ หรอแบบวงจรเพอใหสามารถทราบถงสวนประกอบของอปกรณใหมากทสด ชนสวนหรอแบบของงานทคดคนขนมาควรจะพจารณาถงการประกอบ ความยากงายในการผลต อปกรณทมใชในทองตลาดและคาใชจาย

3.4 การวเคราะหและตดสนใจเลอกชนสวนประกอบของอปกรณ จากการเลอกในขอท 3 นามาเลอกหาผลลพธทดทสด โดยพจารณาเกณฑกาหนดเรองประสทธภาพในการทางาน ขนาด รปราง ความคงทน การบารงรกษาและราคา

3.5 การสรางตนแบบและการตรวจสอบ เมอเลอกชนสวนและอปกรณไดแลวจะตองนามาสเกตเปนภาพประกอบตนแบบคราวๆ หรอเปนภาพงานชนงายๆ กอน จากนนจงทาการสรางตนแบบ ในตอนนจะตองมการทดสอบการทางานของสวนตางๆ ตามรายการหนาททกาหนดไวดวยอปกรณทเลอกมาใชในสวนประกอบตางๆ ตามความจาเปน

3.6 การเขยนแบบ เพอประโยชนในการผลตครงตอไป งานเขยนแบบนบวามความสาคญเปนอยางมาก แบบงานจะเปนขอมลสาหรบดาเนนการผลต ดงนนแบบงานของชดประลองจะตองมแบบ ทงแบบภาพประกอบและแบบแยกชน หรอแบบลายวงจร ของวงจรพมพ

3.7 การเตรยมเอกสารประกอบ อปกรณทออกแบบสรางโดยทวไปควรตองจดเอกสารประกอบหรอคมอการใชงานเพอผใชจะไดใชอปกรณไดอยางถกตอง สอดคลองกบวตถประสงคในการออกแบบและการสราง

4. การทดลองใช ชดสอการเรยนการสอนจะถกนาไปใชในสถานศกษา โดยผวจยเพอคนหาขอบกพรองตางๆ อาทเชน ความถกตอง ความเทยงตรง ความยาก ความซบซอน ความทนทาน และความสะดวกในการลอกเลยนขนมาใหม

5. การปรบปรง ขอมลและประสบการณ ทไดจากการทดลองขางตน จะถกนามาใชในการปรบปรงชดสอการเรยนการสอนใหมคณภาพจนเปนทยอมรบได ขอเสนอแนะในการใชวธการสอนแบบทดลอง ในการใชวธการสอนแบบทดลองนน ละออ การณยะวณช กบคณะ ไดกลาวไววาครควรจะไดคานงถงสงตาง ๆ เหลาน คอ (อางโดย กฤษณะ , ปญญา , 2536 : 4-8)

1. ปรบใหบทเรยนวชาทดลองเหมาะสมสาหรบความตองการของสงคม ปรบใหเหมาะตอความตองการ ความสนใจ และความสามารถของนกเรยน อปกรณตาง ๆ ตองมคณคา

13

ทางสงคม ปญหาตาง ๆ ตองเปนเรองจรง นาสนใจและปรบใหเหมาะสมกบระดบความสามารถของผเรยน

2. บทเรยนวชาทดลอดตองถอกาเนดจากปญหา การทาตามขอสมมตยอมไมกอใหเกดการทดลองทางวทยาศาสตร ในกรณทเปนไปได การทดลองงาย ๆ พรอมดวยเทคนคทางหองทดลองตองใชเปนเครองเสรมความรควรจดใหม รวมทงอภปรายการฝกในหองทดลองและการตความ

3. ควรเลอกคมอการทดลองดวยความระมดระวง จดใหนกเรยนมสมดบนทก การปองกนอยาใหมการใชคมอของปกอน ๆ

คามลอน (Camilon) ไดใหขอเสนอแนะไวดงน (อางโดย กฤษณะ , ปญญา , 2536 : 4-8)

1. ใหหลกการทตองการพสจนดวยการทดลองอยางชดเจน 2. สาหรบผเรมเรยนวชาทดลองควรใหรายละเอยดของวธการทดลองในการทดสอบความเปน จรงของหลกการในปญหาทกาลงศกษา 3. กาหนดใหผเรยนทารายงานผลการทดลอง และใหแสดงวาผลการทดลองทสงเกตไดยนยน ความจรงของหลกการทใหไวอยางไร 4. ตองแนใจวาไดตระเตรยมเครองมอ และวสดทใชในการทอดลองทงหมดไวเปนอยางดเพอ ใหประกนไดวาจะไดผลการทดลองทนาพอใจ เมอการทดลองใดใหผลไมดกควรตดทงไป 5. หลกเลยงการมอบหมายใหผเรยนทดลองเรองทยงสรปไมได หรอการทดลองท

ตองการ ทกษะ และเทคนคในการปฏบตการทดลอง ซงผเรยนอาจยงไมมความสามารถเหลานน

ขอดของวธการสอนแบบทดลอง มณฑา ธงอนเนตร กลาววา การสอนแบบทดลองมขอดดงน (อางโดย กฤษณะ , ปญญา , 2536 : 4-8)

1. ทาใหความคดรวบยอดชดเจนยงขน 2. วสดจรงชวยกระตนใหเกดความสนใจ ทาใหการเรยนการสอนจรงจงและมชวตชวาเพราะ ทกคนมงานทา 3. ชวยใหผเรยนมทกษะในการใชเครองมอ

ละออ การณยะวณช กบคณะ กไดกลาวถงขอดของการสอนแบบทดลองไวดงน (อางโดย กฤษณะ , ปญญา , 2536 : 4-8)

14

1. เปนการเรยนรดวยการกระทา 2. สงทประทบใจอนไดจากการสมผสหลาย ๆ ทางยอมทาใหการเรยนรมประสทธภาพ 3. การไดมประสบการณจรงยอมเปนสงชดเจน และสงทไดเรยนรจากการทดลองยอมอยใน ความทรงจานานกวา

ขอเสยของวธการสอนแบบทดลอง ในขณะทวธการสอนแบบทดลองชวยพฒนาความคดเชงสบสวนและเจตนคตทางวทยาศาสตรของผเรยน แตวธการสอนแบบนกมขอจากด ดงน

1. มผเรยนไมมากนกทมจนตนาการ และความสามารถในการใชความคดอยางพนจพเคราะห ซงสงเหลานมความจาเปนในการเขาถงหลกการตาง ๆ ทไดจากการสงเกต หรอการทดลอง 2. วธการสอนแบบนไมเหมาะสมสาหรบนกเรยนระดบชนตาและเดกเลกมาก ๆ หรอผเรยน

ท ยงไมมประสบการณ 3. นกศกษาทขาดความคดเชงวทยาศาสตรและความคดอยางพนจพเคราะห มกจะแสรง

สราง ผลการทดลองใหเหมอนกบผลลพธทตองการ 4. เปนวธการสอนทไมเหมาะสมสาหรบการพฒนาใหเกดทกษะ เพราะการทดลองเปนงานท ฝนหลกจตวทยาในการสรางนสย

ใบสงงานและความหมายของใบสงงาน ในการสอนวชาตาง ๆ ครมกใชเอกสารหรอสงพมพเปนสอประกอบการสอนดวยเสมอ ซงเอกสารหรอสงพมพทครแจกใหกบนกเรยนเหลานรวมเรยกวา ใบสงงาน (Instruction Sheet) ใบสงงาน (Instruction Sheet) คอ สอการสอนอยางหนงทถกเตรยมไวดวย จดประสงคทสนบสนนครชางและชวยเหลอผเรยน ซงมความแตกตางระหวางบคคล ใบสงงานไมใชเปนสงทจะมาใชแทนคร แตใบสงงาน จะชวยใหผเรยนไดมการรบร มความเขาใจในเนอหาสาระ วธการปฏบตตาง ๆ ไดดยงขน (Manadis . 1977 : 121) วชย แหวนเพชร (2530 : 270) ไดใหความหมายวา เปนสอการเรยนอยางหนงทครผสอนหรอผทเกยวของเตรยมชวยเหลอใหการเรยนการสอนนนไดผลดขน โดยนามาใชกบกลมใหญหรอรายบคคลกได หรอผเรยนทางานตางชนดกนในเวลาเดยวกน ซงผเรยนสามารถศกษาหาความรไดจากใบสงงานนน ๆ ดวยตนเอง

15

ฉะนน พอสรปไดวา ใบสงงาน กคอ ใบชวยครทเปนสอนาพาเนอหาความรไปสผเรยนอยางหนงทกาหนดเปาหมายแนวทางการทางานและรายละเอยดเนอหาใหผเรยนไดศกษาดวยตนเอง ถงแมจะเปนกลมใหญ กลมเลก รายบคคล หรอผเรยนทมงานปฏบตทแตกตางกนในเวลาเดยวกนกสามารถใชได หนาทของใบสงงาน ไดมผกลาวและเขยนถงใบสงงานไวมาก สามารถสรปไดวา ใบสงงานทจดสรางไวดนนจะตองทาหนาทตอไปนไดอยางสมบรณ คอ

1. ใชอธบายเรองราวใหแจมชด 2. ใหเรองราวทเจาะจง 3. เสรมเรองราวทเปนคาพด 4. ใหเนอหาเพมเตมเกยวกบทกาลงสอนอย 5. เปดโอกาสใหนกศกษากาวหนาไปตามความสามารถของตน 6. สนบสนนความคด และฝกนกศกษาใหรจกดาเนนการตามคาแนะนาหรอคาสงทเปนขอ เขยน 7. เสรมแรงใหกบนกศกษาทเคยเรยนไดชา 8. ทาใหนกศกษาใหมหรอมาเรยนไมทนตดตามงานทสอนได 9. เปดโอกาสใหนกศกษาทางานทมความยากระดบเดยวกนเพมขนเพอเปนการปรบปรงความ สามารถของตน โดยไมตองใหความชวยเหลอ 10. ชวยใหนกศกษารจกชวยเหลอตนเอง

การทาใบสงงาน การสอนทางวชาอตสาหกรรมศกษานน สงทครจะตองถายทอดและฝกนน ไดแก ดานเนอหาความร ซงกไดแก หลกการวชาการ ทเราเรยกวา ทฤษฎ สวนอกดานหนงคอ ดานทกษะและเทคนค เปนสวนทเกยวกบ ความคลอง ความชานาญ ทางดานกลามเนอทจะทาสงตาง ๆ ซงเราเรยกวา ภาคปฏบต นนเอง ในการปฏบตการสอนทงภาคทฤษฎและภาคปฏบตดงกลาว หากไดสอการสอนประเภท ใบสงงาน มาใชจะทาใหเกดการเรยนรไดดยงขน และยงมคณคาตอกระบวนการเรยนรอยางมาก ชนดของใบสงงาน ไดมผจาแนกประเภทของใบสงงานออกไวเปน 7 ชนดดวยกนคอ

16

1. ใบงานฝก ใบสงงานแบบนจะใหคาแนะนาในการปฏบตงานตอเนองกนไปเปนลาดบจน

สาเรจ ซงอาจมรายละเอยดรวมอยดวยพอสมควร หรออาจมแบบหรอพมพเขยวประกอบอยดวยกได

2. ใบปฏบตการ ขดจากดของใบสงงานแบบนคอ ใชสาหรบการปฏบตการพนฐานของงาน

อาชพอยางใดอยางหนง เมอตองการใหเกดความกาวหนาในการเรยนร 1 ขน ในชวงเวลานน วตถประสงคหลกของใบสงงานแบบนคอ เพอใหมการปฏบตดวยวธการอยางเดยวกนและชวยใหเกดนสยทถกตองในการปฏบตงานทตองการทกษะเฉพาะ

3. ใบเนอหา ใบสงงานแบบนประกอบดวยเนอหาทเปนความจรง ซงมความสาคญในการทา

ใหปฏบตการหรองานอยางใดอยางหนงสาเรจลงอยางฉลาด ใบสงงานนใชสาหรบทบทวนหรอเรองราวทครสอนไปแลว

4. ใบมอบหมายงาน ใชตอจากการสอนของคร ซงอาจประกอบดวยใบปญหาจานวนหนง

เอกสารอางอง สงทตองสงเกต หรอคาสงใหทางานอยางใดอยางหนงทมอบหมายให 5. ใบโครงงาน เปนใบสงงานทประกอบดวย ความรทกอยางสาหรบทางานหรอสราง

ผลต ภณฑอยางใดอยางหนง ดงนนใบโครงงานจงใชในการสอนงานประเภทอตสาหกรรมศลป

6. ใบประลอง (Experiment Sheet) ใบสงงานแบบนมประโยชนอยางยงในงานทดลองทซง

นกศกษาสามารถทดสอบหรอทดลอง เพอสาธตและทดสอบหลกการทางวทยาศาสตร ความจรงหรอสตรตาง ๆ แมวาใบประลองนจะมคาในการประลอง แตครกสามารถใชเทคนคเดยวกนในการชวยใหนกศกษาเรยนรหลกสตร หรอพสจนทฤษฎบางอยาง

7. ใบงาน (Work Sheet) หมายถง เอกสารทพฒนาขนสาหรบความตองการเฉพาะ ตวอยาง

ของใบสงงานแบบน ไดแก ใบแสดงราคาของงานขนาดใหญ หรอใบคาถามทใหแกนกเรยนเปนงานพเศษ เปนการบาน หรอใชในระหวางการสอนในชนเรยน

17

ลกษณะของใบสงงาน ถงแมวาใบสงงานแตละแบบ จะมรายละเอยดในเนอหาแตกตางกน แตใบสงงานเหลานนกควรมลกษณะสมบตรวม (Common Characteristics) บางอยางดงน

1. ขอความแสดงจดมงหมายของใบสงงานนน 2. รปแบบทแนนอนของหวกระดาษทแสดงชอเรอง เลขดชน และรายละเอยดอน ๆ 3. รายการเครองมอ วสด และอปกรณตาง ๆ ทใช 4. สาดบการทางานทตองปฏบตตาม 5. คาถามบางอยางทกระตนใหใชความคด 6. รปภาพและไดอะแกรมงาย ๆ เมอเปนไปได 7. หนงสออางองและตาราอน ๆ สาหรบศกษาตอไป และตรวจสอบ 8. การจดหนากระดาษและรวบรวมเรองราวอยางนาสนใจ 9. การพมพทไมมขอผดพลาดลงบนกระดาษขาวทมคณภาพด

ขอแนะนาในการเขยนใบสงงาน การนาเสนอเรองราวตาง ๆ ดวยใบสงงานนนเปนวธทรจกกนด และเปนเครองมอทใหผลดอยางหนง ใบสงงานทครเตรยมขนมกดกวาเอกสารทมรปแบบอน ทงนกเพราะครสามารถเสนอความคดใหม ๆ ดวยวธการทแนนอน สามารถเตรยมขนใหเหมาะสมกบวธนาเสนอของครแตละคน และสามารถดดแปลงใหเหมาะสมกบวสดการสอนอน ๆ การเขยนใบสงงานใหดเปนงานทตองการความคดและการวางแผนมากพอสมควร ครทตองเขยนใบสงงานควรศกษาเนอหาของเรองทจะเขยนจากตาราทด ควรพจารณาตวอยางใบสงงานทดและฝกเขยนใบสงงานเหลานนจนไดผลเปนทนาพอใจ โดยมผใหขอเสนอแนะในการเขยนใบเนอหาไวดงน

1. ควรเสนอเนอหาไวใหตรง สน แตไดใจความ ตามลกษณะทเปนจรงตามลาดบแหงตรรก

วทยา 2. ควรเลอกใชภาษาอยางระมดระวงใหเหมาะสมกบผเรยน เมอเรมใชคาทางเทคนค

หรอ ศพททางวชาชพ ควรใหความหมายทนทดวยภาษาทผเรยนสามารถเขาใจได และควรแสดงใหรวา ใบเนอหาทเขยนขนใชกบผเรยนระดบใด

3. ภาพประกอบในใบเนอหา ควรสมบรณทสดเทาทจะทาได นนคอ ภาพประกอบควรเรยบ

18

รอย แมนยา และวาดขนอยางประณต ตองมคาอธบายประกอบภาพชดเจน ภาพทเขยนขนอยางหยาบ ๆ และสะเพรา จะทาใหคณคาและความสาคญของใบงานสญเสยไปอยางนาเสยดาย

4. ขอความและภาพประกอบควรจดและเวนระยะใหพอด ไมควรเบยดแนน การจดหนาของ

ใบเนอหา โดยทวไปควรใหอานไดงายทสดเทาทจะทาได เพอใหผอานตามไดสะดวก 5. ควรใชวธการพมพแบบอน ๆ ชวย เพอทาใหใบเนอหานาสนใจมองดเรยบรอยและ

อาน งาย ผลสมฤทธของใบเนอหาจะสญหายไปมาก ถาผเรยนไดรบใบเนอหาไมด ฉกขาดหรอสกปรก

ขอดของใบสงงาน ใบสงงานทดนนจะกอใหเกดประโยชนในการเรยนการสอนดงน

1. ประหยดเวลาของคร ชวยตดการอธบายดวยคาพดทไมจาเปน และเรองทตองอธบายซา ออกไป

2. แสดงใหเหนถงการเตรยมการอยางถถวนของคร 3. ชวยครในการใหเนอหาแกกลมผเรยนทกาลงทางานแตกตางกนอยางไดผลด 4. ทาใหครสอนนกเรยนทมระดบทางวชาชพแตกตางพรอมกนได 5. กระตนใหเกดการเรยนดวยสอทมองเหนได เพราะปกตใบสงงามกมภาพวาด และ

รปภาพ รวมอยดวย 6. ยอมใหนกเรยนกาวหนาในการเรยนไดเรวตามความสามารถของนกเรยนแตละคน ทาให นกเรยนทเรยนรไดเรวจะไมถกถวงไวโดยนกเรยนทเรยนไดชากวา 7. ทาใหนกเรยนทางานของตนเมอครไมอย หรอเมอครตองใชเวลากบนกเรยนคนอนในชน 8. กาจดความเขาใจผดทอาจเกดขนไดเสมอ เมอครอธบายดวยคาพด 9. ตดคาแกตวของนกเรยนทไมจรงจงกบการทางาน 10. พฒนานสยทเปนแบบเดยวกนในการทางาน 11. สนบสนนใหนกเรยนเกดความเชอมนในตนเอง 12. เตรยมนกเรยน สาหรบการทางานทางอตสาหกรรมทมกใชเอกสารเรองราวตาง ๆ

เปน สออยเสมอ

19

13. ใชงานบนทกทถาวรแกนกเรยน 14. เปนสงอางองสาหรบตรวจการทางาน 15. ใชสะดวกและเกบรกษาไดงาย

ขอเสยของใบสงงาน ถงแมวาใบสงงานจะมขอดอยหลายประการ แตกมขอเสยอยบาง ดงน

1. ในบางกรณใบสงงานมระยะขนตอนตาง ๆ ในการทางาน แตไมไดอธบายวาจะปฏบต

ตามขนตอนเหลานนอยางไร 2. ถาเขยนไมชดเจน จะทาใหนกศกษาเขาใจไดยาก 3. เปนการยากสาหรบบางคนทจะตความเรองราวตาง ๆ ทอยในรปของสงพมพ 4. นกศกษาจะถามเนอหาจากนกศกษาททางานรวมกนอยมากกวาทจะอานจากใบสงงานดวย ตนเอง 5. ครจะพบวาเปนการยากทจะกระตนใหนกศกษาใชใบสงงาน 6. ถาใบสงงานสมบรณเกนไป นกศกษากจะไมมความคดรเรมในการหาหนทางทางาน

ดวย ตนเอง และจะใหความคดเพยงเลกนอยเทานนในการทางาน เพราะมคาแนะนาตาง ๆ อยพรอมแลว

7. นกศกษาไมสนใจการสาธตและการอธบายของครเพราะสงทครกระทากจะอยในใบสงงาน ทครแจกให 8. นกศกษาหลายคนมความสามารถในการอานจากด ซงผลทตามมากกคอ ทาใหเกด

ความ ผดพลาดในการทางานอยางหลกเลยงไมได

2.3 เนอหาวชาตามหวเรองในการประลอง ปรญญานพนธนไดจดแบงหวขอการประลองทเกยวของออกเปน 18 หวขอการประลองดวยกน ประกอบดวย

1. วงจรกาเนดสญญาณ (Oscillator) 2. วงจรจนดความถ (Tune Circuit)

20

3. วงจรกรองความถ ( Filter ) 4. เฟสลอกลป (Phase – Locked Loop : PLL) 5. วงจรควบคมอตราขยายแบบอตโนมต (Automatic Gain Control : AGC) 6. การมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Modulation : AM)

7. การดมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Demodulation) 8. การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางคกาจดสญญาณพาห (Double Sideband Suppressed Carrier Modulation : DSBSC)

9. การดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC (Double Sideband Demodulation ) 10. การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางดานเดยว (Single Sideband Modulation :SSB) 11. การดมอดเลตสญญาณ AM – SSB (Single Sideband Demodulation) 12. การมอดเลตเชงความถ (Frequency Modulation : FM) 13. การดมอดเลตสญญาณ FM (Frequency Demodulation) 14. การมอดเลตเชงเฟส (Phase Modulation : PM) 15. การดมอดเลตสญญาณ PM ( Phase Demodulation ) 16. การมลตเพลกซแบบแบงความถ (Frequency Division Multiplex : FDM) 17. ควอดเรเตอรดเทคชน ( Quadrature Detection ) 18. วงจรสงเคราะหความถ (Frequency Synthesizer)

ซงจะกลาวถงรายละเอยดของแตละหวขอการประลองดงตอไปน

2.3.1 วงจรกาเนดสญญาณ (Oscillator) : (Frank , 1997 . and Roy , 1997 .) การกาเนดสญญาณ (Oscillator) คอการทาใหเกดสญญาณไฟฟากระแสสลบ ทมการเปลยนแปลงระดบของแรงดนไฟฟาและกระแสระหวางคาสงสดจนถงคาตาสดสลบกนไปมาตลอดเวลา และทสาคญความถของสญญาณจะตองมความคงท

21

ในการกาเนดสญญาณนน วงจรกาเนดสญญาณจะเปนตวทาหนาทสรางสญญาณความถขนมาเองโดยไมมการปอนสญญาณจากภายนอกใหกบวงจร โดยสญญาณทเกดขนมานนเปนสญญาณรปซายน (Sinusoidal Signal) ทมความตอเนองของสญญาณ มระดบของสญญาณ และความถคงท

+ Av

B

vi vo

vfb

+

ภาพท 1 วงจรกาเนดสญญาณ (Oscillator)

ภาพท 1 แสดงโครงสรางของวงจรกาเนด ซงมสวนประกอบทสาคญ คอ สญญาณความถท

อนพต โดยทวไปสญญาณความถทอนพตนนจะสรางจากอปกรณทสามารถผลตความถทคงทขนมาวงจรทใชผลตความถจะเปนวงจรเรโซแนนซชนดตาง ๆ ทประกอบขนจากตวเกบประจและตวเหนยวนาตอรวมกนเปนวงจรเรโซแนนซ และในปจจบนนมการนาเอาครสตลมาใชเปนตวสรางสญญาณความถดวยในการสรางสญญาณทมความถสงๆ เนองมาจากครสตลมความเทยงตรงในการสรางสญญาณ และสามารถผลตสญญาณความถสงมากๆ ได

วงจรขยายสญญาณจะทาการขยายสญญาณทรบเขามาซงสรางจากอปกรณทมคณสมบตในการขยายสญญาณตางๆ เชน ทรานซสเตอร (Transistor) ทรานซสเตอรสนามไฟฟา (Field-Effect Transistor) หลอดสญญากาศ (Vacuum Tube) ออปแอมป (Op-Amp)

วงจรปอนกลบสญญาณ การปอนกลบสญญาณของวงจรกาเนดสญญาณนนจะเปนการปอนกลบสญญาณทางบวก การปอนกลบสญญาณนกเพอทาการรกษาระดบของสญญาณทสงออกเอาตพตใหคงท โดยทการปอนกลบสญญาณสอดคลองกบ 2 เงอนไขทเรยกวา เงอนไขของบารกเฮาเซน ( Barkhausen criteria ) ซงมรายละเอยดดงน

1. สญญาณทปอนกลบตองมเฟสเดยวกบสญญาณทปอนเขามา 2. ทสภาวะคงตวอตราการขยายของการปอนกลบตองมคาเทากบ 1 หรอ vA B = 1

พจารณาจากภาพท 1 จะไดสมการของการปอนกลบสญญาณดงน

22

ofb Bvv =

(1) และ

( ) vfbi Avvv +=0 (2)

จากสมการ (1) และ (2) แทนคาของ ลงในสมการของ แลวทาการจดรปสมการ

ใหม เปนสมการอตราการขยายของการปอนกลบไดดงน fbv ov

BA

Avv

v

v

i

o

−=

1

(3) จากภาพท 2 เปนสญญาณทไดจากวงจรกาเนดสญญาณ ดงจะเหนไดจากสญญาณทไดจากวงจร

กาเนดสญญาณจะเรมจากตาแหนงทมระดบของสญญาณทนอยแลวจงเพมขนาดของสญญาณขนจนถงระดบหนงทเปนแอมปลจดสงสดของสญญาณ ซงไมมการเปลยนแปลงของแอมปลจดแลวเราเรยกการทางาน ของวงจรกาเนดสญญาณในชวงนวา “ สภาวะคงท (Steady state) ” ในสภาวะนจะมคาอตราการขยายของ วงจรเทากบ 1 ( ) สภาวะคงทของวงจรนเองทเรานาไปใชในงานทวๆ ไป วงจรกาเนดสญญาณโดยทวไปประกอบขนมาจากตวตานทาน ตวเกบประจ ตวเหนยวนาและอปกรณขยายอนๆ ตอกนเปนวงจร

vA B = 1

สรางสญญาณแบบตางๆ โดยคาของตวอปกรณในวงจรจะเปนตวกาหนดคาความถของสญญาณทเกดขน ในการใชงานจรงวงจรกาเนดสญญาณจะประกอบมาจากอปกรณทสามารถปรบคาไดตวใดตวหนงหรอมากกวาหนงตวเพอทาการปรบคาความถของสญญาณทผลตขนและปรบอตราการขยายของวงจร ซงมตวอยางการกาเนดสญญาณอยหลายแบบดวยกน ในเนอหาไดกลาวถงวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตตและวงจรกาเนดสญญาณแบบแบบควอเรเตอร ดงมรายละเอยดดงน

23

t→∞0

V

. 1>vA B

สภาวะคงท (Steady state)

. 1=vA B

สภาวะเรมตน(Initial state)

ภาพท 2 สญญาณเอาตพตของวงจรกาเนดสญญาณ

2.3.1.1 วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย (Hartley Oscillator)

R2

R1

L1

C

ov

V12+

V12−2L

ภาพท 3 วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย

วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย ทแสดงในภาพท 3 และ 1L 2L C เปนวงจรสรางสญญาณทมความถคงทใหกบวงจร ซงความถของวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลยหาไดจาก

CL

feq

o π21

=

(4) โดย 21 LLLeq ==

24

อตราการขยายของวงจรขนอยกบคาความตานทาน และ ซงในการกาเนดสญญาณจะตองมการปรบอตราขยายของวงจรทเหมาะสมโดยจะตองมอตราการปอนกลบของวงจรเทากบ 1 ดงนนทตวตานทาน จงเลอกใชคาความตานทานทสามารถปรบคาไดเพอปรบอตราการปอนกลบของวงจรนนเอง

1 2R R

2R

2.3.1.2 วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต (Colpitts Oscillator) R2

R1

C1

ov

C2

L1

V12+

V12−

ภาพท 4 วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต

วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต ดงแสดงในภาพท 4 ซงมลกษณะคลายกบวงจรกาเนดความถแบบฮารทเลย แตจะทาการสลบตาแหนงของตวเกบประจกบตวเหนยวนา ซงคาความถของวงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต หาไดจาก

eq

o LCf

π21

=

(5) โดย eqC สามารถหาไดจาก

21

21

CCCC

Ceq +=

และ เปนตวควบคมอตราการขยายในการกาเนดสญญาณ และเพอใหอตราขยายในการปอนกลบสญญาณเทากบ 1 ในการออกแบบวงจรกาเนดสญญาณจงตองมการพจารณาความสมพนธระหวางคาของ กบ

1R 2R

R C ดงตอไปน

25

1

2

1

2

CC

RR=

และมอตราการขยาย ( vA )

1

2

CC

Av ≥

2.3.1.3 วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร (Quadrature Oscillator)

R1

C1

ovR2

C2

R3

C3

V12+ V12+

V12− V12−

ภาพท 5 วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอรนจะไดสญญาณความถออกมา 2 สญญาณดวยกน สญญาณแรกไดจากเอาตพตของออปแอมปตวท 1 ซงเปนสญญาณรปซายน และสญญาณสวนท 2 เปนสญญาณทไดจากออปแอมปตวท 2 ซงประกอบเปนวงจรอนทเกรเตอรแบบกลบเฟส สญญาณทไดเปนสญญาณทถกเลอนเฟสออกไป 90๐ จากสญญาณเอาตพตของออปแอมปตวท 1 โดยคาความถของสญญาณทงสองจะเทากน สามารถหาคาความถไดจากสมการตอไปน

RCfo π2

1=

(6)

321 RRR == และ 321 CCC == โดยมความสมพนธของคาอปกรณในวงจรดงน

26

จากวงจรในภาพท 5 จะเหนวาตวตานทาน จะเปนตวตานทานทสามารถปรบคาไดเนองมาจากในทางปฏบตแลวเราไมสามารถทจะหาคาความตานทานและตวเกบประจทมคาเทากนทกประการมาใชงานได ดงนนเพอใหอตราขยายในการปอนกลบสญญาณมคาเทากบ 1 กสามารถทาไดโดยการปรบคาความตานทาน ซงกคอการจดอตราการปอนกลบของสญญาณ

3R

3R

2.3.2 วงจรจนดความถ (Tuned Circuit) : (Frank , 1997 .) วงจรจนดความถ คอ วงจรททาหนาทเปนตวเลอกรบสญญาณความถทตองการเทานน โดยความถทผานวงจรจนดไปไดนนจะตองเปนความถทตรงกบการตอบสนองความถของวงจร หรอเรยกวา ความถเรโซแนนซ (Resonant) วงจรจนดความถนนจะประกอบไปดวย และ R L C ซงเปนอปกรณหลกของวงจรจนดตอกนเปนวงจรเรโซแนนซแบบตาง ๆ ซงอาศยคณสมบตความตานทานตอไฟฟากระแสสลบของขดลวดตวนา(Inductive Reactance : LX ) และคาความตานทานตอไฟฟากระแสสลบของตวเกบประจ (Capacitive Reactance : CX ) ทมคณสมบตของการตอบสนองความถตรงขามกน ดงไดแสดงกราฟคณสมบตการตอบสนองความถของขดลวดเหนยวนาและตวเกบประจในภาพท 6

จากภาพท 6 จะเหนวาคณสมบตการตอบสนองความถของตวเหนยวนาจะมคณสมบตทตรงขามกบตวเกบประจ นนกคอตวเหนยวนาจะมคารแอคแตนซเพมขน และคารแอคแตนซของตวเกบประจจะมคาลดลงเมอความถเพมขน จากคณสมบตดงกลาวนเองทาใหเกดเหตการณท LC XX = ขน ณ ความถนเรยกวา ความถเรโซแนนซ หากคาตวเหนยวนาและตวเกบประจมการเปลยนแปลงกมผลทาใหความถเรโซแนนซเปลยนแปลงดวย

ในวงจรจนดความถในเครองรบวทยนน กสรางมาจากวงจรเรโซแนนซ ทสามารถปรบเปลยนความถเรโซแนนซ ไดตามตองการซงสามารถทาไดโดยการเลอกใชตวเหนยวนาหรอตวเกบประจทสามารถเปลยนคาไดวงจรจนดกจะสามารถเลอกรบความถไดตามตองการ

27

of

CX LX

f

( )Ω

0ความถตากวา

ความถสงกวา ofof

คาความตานทาน

ภาพท 6 กราฟคณสมบตการตอบสนองความถของตวเหนยวนาและตวเกบประจ วงจรจนดหรอวงจรเรโซแนนซทใชทางานโดยทวไป จะแบงตามการตอวงจรระหวางตวเหนยวนากบตวเกบประจ ซงสามารถแบงไดเปน 2 แบบดวยกน คอ วงจรเรโซแนนซแบบอนกรม (Series Resonance) และวงจรเรโซแนนซแบบขนาน (Parallel Resonance)

2.3.2.1 วงจรเรโซแนนซแบบอนกรม (Series Resonance)

C

L

R1

rf

ภาพท 7 วงจรเรโซแนนซแบบอนกรม

จากภาพท 7 เปนวงจรเรโซแนนซแบบอนกรม จะเหนวากระแสไฟฟาในวงจรอนกรมทไหลผานตวตานทาน ( ) ขดลวดตวนา ( ) และตวเกบประจ (R L C ) ซงมเฟสเดยวกนกบแรงดนตกครอมวงจร คาอมพแดนซของวงจรมคาตาสดทความถเรโซแนนซและคาความตานทานของขดลวดตวนา ( LX ) จะ

28

เทากบคาความตานทานของตวเกบประจ ( CX ) ในวงจรเรโซแนนซแบบอนกรม คาอมพแดนซ ( TZ ) สามารถหาไดจากสมการเงอนไขของเรโซแนนซแบบอนกรมดงน

rf LCπ=

1

2

(7) ทความถเรโซแนนซ L CX X= โดย

L rX f Lπ= 2 (8)

และ

Cr

Xf Cπ

=1

2

(9) จะไดสมการของคาอมพแดนซ( TZ )เทากบ

( )T L CZ R X X= + − 22

(10) เมอ L CX X= จะได TZ R= (11) คาอมพแดนซของวงจรเรโซแนนซแบบอนกรม

จากคณสมบตของตวเกบประจจะมคา CX มากทความถตา และคณสมบตของตวเหนยวนาจะมคา LX มาก เมอมาประกอบกนเปนวงจรเรโซแนนซแบบอนกรม จะไดวงจรทมการตอบสนองตอความถ ดงแสดงในภาพท 8 ทความถเรโซแนนซของวงจร CL XX = แตทศทางจะตางกน 180๐ จงหกลางกนหมดไปทาใหคาอมพแดนซของวงจรมคาเทากบคาความตานทาน ซงเปนจดทมคาอมพแดนซตาสดของวงจรและทความถทตาหรอสงกวาความถเรโซแนนซ คาอมพแดนซของวงจรมคาเพมขน โดยท

R

29

ความถตากวา rf คาอมพแดนซของวงจรแสดงคณสมบตเปนคาคาปาซตฟและทความถสงกวา rf

คาอมพแดนซของ วงจรจะแสดงคาเปนอนดกตฟ

R0 Z capacitive Z Inductive

( )ΩZ

( )Hzfrf

ภาพท 8 คาอมพแดนซตอความถของวงจรอนกรม

กระแสและแรงดนของวงจรเรโซแนนซแบบอนกรม เนองจากวงจรเรโซแนนซแบบอนกรมทจดเรโซแนนซของวงจรมคา RXX CL == ซงเปนคาอมพแดนซของวงจรทตาทสด ทาใหเกดแรงดนตกครอมวงจรตาสด ดงนน กระแสทไหลในวงจรจงมคาสงสด ( R/VI SMAX = ) ทความถทไมใชจดเรโซแนนซ วงจรจะแสดงคณสมบตของ CX และ

LX แรงดนตกครอมวงจรมมากขน กระแสทไหลผานวงจรมคานอยลง เนองมาจากคาอมพแดนซของวงจรมคาเพมขน ดงแสดงในภาพท 9

0 ( )Hzf

rf

V

I

ภาพท 9 คณสมบตของกระแสและแรงดนทเกดขนในวงจรเรโซแนนซแบบอนกรม

30

จากคณสมบตของวงจรเรโซแนนซแบบอนกรมนจะนาไปใชเปนวงจรดกความถ ซงเปนตวจากดสญญาณรบกวนทงไป วงจรจะยอมใหความถทก ๆ ความถผานไปไดแลวจะทาการดกความถเรโซแนนซไวไมใหผานไป ดงเหนไดจากทจดเรโซแนนซของวงจรอนกรมจะมแอมปลจดของสญญาณตกครอมวงจรนอยทสด

2.3.2.2 วงจรเรโซแนนซแบบขนาน (Parallel Resonance) วงจรเรโซแนนซแบบขนานเปนวงจรทใชคณสมบตการตอบสนองทางความถของตวเหนยวนา และตวเกบประจเชนเดยวกนกบวงจรเรโซแนนซแบบอนกรม คอ ทจดเรโซแนนซ CL XX = เนองจากคณสมบตของ และ L C ทตรงขามกนจงเกดการหกลางกนหมดไป ซงเปนจดทมคาอมพแดนซสงทสดของวงจร

Iline = 0

ILICsv

°+ 90

°− 90

IL

IC

VS

(ก) วงจรเรโซแนนซทางอดมคต (ข) เฟสเซอรของวงจร ภาพท 10 วงจรเรโซแนนซแบบขนาน

จากภาพท 10 (ก) เปนวงจรเรโซแนนซแบบขนานในทางอดมคตจะไมมคาความตานทานและในสภาวะเรโซแนนซกระแสทไหลผานตวเหนยวนาและตวเกบประจจะมคาเทากน แตมทศทางตรงขามกนจงทาใหผลรวมของกระแสเปนศนย จากภาพท 10 (ข) หากพจารณามมตางเฟส จะพบวา CI และ

LI จะมมมตางเฟสกน 180๐ และจะทามม 90๐ กบ sv ในทางปฏบตแลวจะพบวาตวเหนยวนาทมาประกอบในวงจรนนไมใชตวเหนยวนาทบรสทธ เนองจากภายในตวเหนยวนาจะมคาความตานทานขนาดเลกอยดวย การนาไปใชงานในวงจรเรโซแนนซแบบขนาน จงตองพจารณาคาความตานทานทเกดขนนดวย คาความตานทาน จะทาใหเกดการสญเสยR

31

พลงงานทเกบไวในตว ไปบางสวน ซงมผลทาใหในทางปฏบตกระแสในวงจรทวดไดไมมคาเปนศนยในการพจารณาเลอกใช จงตองมการคานงถงคาควอลตแฟคเตอรของ ดวย หากเลอกใชคา

ทมคา

LL L

Lควอลตแฟคเตอรสง ๆ คา ภายในตวกจะยงมคานอยลง R

C

L

R1

R

sv

ภาพท 11 วงจรเรโซแนนทแบบขนานในทางปฏบต

0 Z capacitive Z Inductive

( )ΩZ

( )Hzfrf

ภาพท 12 คาอมพแดนซตอความถของวงจรเรโซแนนซแบบขนาน

จากภาพท 12 เมอปอนความถใหกบวงจรเรโซแนนซแบบขนาน จะทาใหคณสมบตในตว และ

LC เปลยนแปลงไปตามการเปลยนแปลงความถทเขามาจากกราฟคณสมบตของ และ L C ใน

ภาพท 12 เมอความถตากวาความถเรโซแนนซ CL XX ⟨ อมพแดนซของวงจรแบบขนานจะแสดง

32

พฤตกรรมของตวเหนยวนาออกมาและทความถสงกวาความถเรโซแนนซ LC XX ⟨ อมพแดนซของวงจร

จงแสดงพฤตกรรมเปนตวเกบประจ จากคณสมบตของวงจรเรโซแนนซแบบขนานสามารถหาคาอมพแดนซของวงจรไดจากสมการในรปของ และ R L C ดงน

RCL

ZT =

(12) และหากทราบคาของขนาดของแรงดนและกระแสในวงจร กสามารถหาคาไดโดยใชสมการ

S

ST I

VZ =

(13) พจารณาทความถสงหรอตากวาความถเรโซแนนซ คา ภายในตว จะมคานอยมากเมอเทยบกบ

R L

LX ดงนน จงไมนามาพจารณาในการหาคาอมพแดนซของวงจรดวย

( )( )CL

CLT jXjX

JXjXZ

−−

=

(14)

ทความถเรโซแนนซ TZ จะมคาเทากบคาความตานทานทเปนคาจรงเพยงอยางเดยวไมมผลของคาจนตภาพมาเกยวของดวย ดงนนจะได

R

XRZ L

T

22 +=

(15) และทความถตาหรอสงกวาความถเรโซแนนซ เนองจากคารแอคแตนซมคามากกวาตวตานทานภายในตวเหนยวนามากจะได

33

RX

Z LT

2

=

(16)

ณ จดเรโซแนนซของวงจรคาอมพแดนซของวงจรจะมคามากทสด ทาใหเกดแรงดนตกครอมวงจรสงสดมกระแสไหลผานวงจรนอยทสด หากไมใชทความถเรโซแนนซแรงดนจะมคาลดลงและกระแสทไหลในวงจรจะมคาเพมขน ดงแสดงในภาพท 13

0 ( )Hzf

rf

V

I

ภาพท 13 คณสมบตของกระแสและแรงดนทเกดขนในวงจรเรโซแนนซแบบขนาน

แบนดวดธและการเลอกรบสญญาณของวงจรเรโซแนนซ

แบนดวดธของวงจรเรโซแนนซ คอ ยานความถเรโซแนนซของวงจรซงเปนยานความถทอยระหวางความถเรโแนนซทมคาของกระแส ( I ) และคาความตานทานตอไฟฟากระแสสลบ ( Z ) มจดตดทระดบ 0.707 ของขนาดของสญญาณ ณ ความถเรโซแนนซ ดงไดแสดงในภาพท 14

34

BWfr

0.707 Imax

Imax

I

f1 f2

fBW

fr

0.707 Zmax

Zmax

Z

f1 f2

f

(ก) กราฟของกระแสไฟฟาของวงจรแบบอนกรม (ข) กราฟของคาอมพแดนซของวงจรแบบขนาน

ภาพท 14 คณสมบตของวงจรเรโซแนนซแบบขนานและแบบอนกรม

2f และ จากภาพแบนดวดธ คอ ผลตางระหวางความถ 1f ซงสามารถเขยนเปนสมการไดดงตอไปน

12 ffBW −= (17)

หากพจารณาวาทความถเรโซแนนซของวงจร คอ จดกงกลางระหวางความถ 2f กบ 1f ซงเปนการพจารณาวงจรทางอดมคตนน จะได

212 ff

fr+

=

(18) จากสมการท (17) และ (18) หากตองการหาคาความถเรโซแนนซจากคาของ BW และ

1f หรอ 2f กสามารถหาไดจาก

22BW

ffr −=

(19) หรอ

35

21BW

ffr +=

(20)

ควอลตแฟคเตอรของวงจรเรโซแนนซและความสมพนธตอแบนดวดธ วงจรจนดเปนวงจรเลอกรบสญญาณทเราตองการใหผานไปไดเทานน แลวจะทาการดกสญญาณทไมตองการไว ซงความสามารถเลอกรบสญญาณของวงจรน จะขนอยกบกาลงงานทเกบไวตอกาลงงานทสญเสยไปในวงจร เรยกวา คาควอลตแฟคเตอร (Q) ซงเปนอตราสวนของกาลงงานทเกดขนกบตวเกบประจและตวเหนยวนาตอกาลงงานเชงความตานทานสามารถหาคา Q ไดจาก

RX

RX

Q CL ==

(21) พจารณา Q ในฟงกชนของแบนดวดธ และความถเรโซแนนซได

BWf

Q r=

(22) จากสมการท 22 หากพจารณาในฟงกชนของแบนดวดธ จะได

Qf

BW r=

(23) หากคา Q มคามาก ๆ BW ของวงจรจะยงแคบ จะเหนวาในการออกแบบวงจรจนดทตองการรบสญญาณทมความถของแตละชองสญญาณทใกลกนมาก จะตองเลอกคา Q ทมคามาก ๆ เพอใหสามารถเลอกรบสญญาณความถทตองการไดโดยไมมสญญาณรบกวนจากชองสญญาณอน ๆ

36

2.3.3 วงจรกรองความถ ( Filters ) : (Frank , 1977 . and Henry , Franz , John , 1988 .)

วงจรกรองความถทใชกนอยมหลายชนดซงแตละชนดจะทาหนาทแตกตางกนออกไปตามการใชงาน โดยทวไปวงจรกรองความถจะสรางมาจากตานทาน (R) ตวเหนยวนา (L) และตวเกบประจ (C) มาตอรวมกนเปนวงจรกรองความถโดยใชคณสมบตประจาตวของอปกรณแตละชนด คอ ตวเหนยวนา (L) จะทาหนาทสงผานความถตาไดดและกนความถสงไวไมใหผานไปได สวนตวเกบประจ (C) จะทาหนาทดกความถตาไวและจะนาความถสงผาน และตวตานทาน (R) นนจะทาหนาทลดทอนสญญาณทผานเขามาในวงจร เมอจดคาของอปกรณทใชในวงจรไดอยางเหมาะสมแลว วงจรกรองความถกจะสามารถตอบสนองตอคาความถทตองการได

วงจรกรองความถแบงตามลกษณะการทางานออกเปน 2 แบบ คอ 1. วงจรกรองความถแบบพาสซพ (Passive filters)

วงจรกรองความถแบบพาสซพเปนวงจรกรองความถทมโครงสรางประกอบดวยตวตานทานตวเกบประจและขดลวดตวนา โดยไมมอปกรณทใชขยายอนๆ ประกอบในวงจร คณสมบตของวงจรนจะทาหนาทกรองเอาความถทตองการออกมาเทานนไมมการขยายสญญาณใดๆ เกดขนในวงจร ขอจากดอยางหนงของวงจรกรองความถแบบพาสซพกคอ ขนาดของวงจรเมอใชในงานทมคาความถตามาก ๆ เนองมาจากขดลวดตวนาทใชในการกรองความถทมความถตามากๆจะมขนาดใหญและมราคาแพงสงผลใหวงจรมขนาดใหญตามไปดวย

2. วงจรกรองความถแบบแอคทฟ (Active filters)

เปนวงจรทนยมใชงานกนมากเนองจากสามารถกรองความถทตาๆไดดกวาวงจรกรองความถแบบพาสซพ เนองจากวงจรประกอบดวย ตวตานทานและตวเกบประจ รวมกบอปกรณทใชทาหนาทขยายสญญาณ ซงโดยทวไปใชออปแอมป (Op-Amp) ดงจะเหนไดวาวงจรกรองความถแบบแอคทฟนจะไมใชขดลวดตวนาจงสามารถทจะนาไปสรางเปนวงจรกรองความถตาๆไดเปนอยางด แตเนองจากคณสมบตการตอบสนองทางความถของออปแอมปแตละเบอรทไมเทากน ในการออกแบบวงจรจงมความจาเปนทจะตองเลอกใชออปแอมปทมการตอบสนองตอความถทเหมาะสมกบความตองการของวงจรดวย

การแบงประเภทของวงจรกรองความถ

37

วงจรกรองความถแบงออกตามยานความถทตองการจะกาจดหรอยอมใหผานไป ซงแบงออกได 4 ประเภทดงน

1. วงจรกรองความถตาผาน ( low - pass filter ) 2. วงจรกรองความถสงผาน ( high - pass filter ) 3. วงจรกรองยานความถผาน ( band - pass filter ) 4. วงจรตดยานความถไมผาน ( band stop or band elimination filter )

2.3.3.1 วงจรกรองความถตาผานอนดบทหนง

วงจรกรองความถตาผานเปนวงจรทจะยอมใหความถทตาผานกวาความถทกาหนดไวสงผานไปไดและกาจดหรอลดทอนความถทสงกวาความถทกาหนดไว คณสมบตของวงจรกรองความถตาผานไดแสดงใหเหนดงกราฟในภาพท 15 ซงเปนการตอบสนองของวงจรในทางอดมคต

Cf

การตอบสนองในทางอดมคต

0f

การตอบสนองในทางปฏบต

ชวงความถผาน00 707. V

0V

ภาพท 15 คณสมบตของวงจรกรองความถตาผาน

โดยทสามารถกาหนดความถคตออฟ ( cf ) ไดจากการกาหนดคาอปกรณในวงจร จากภาพท 16

(ก) เปนวงจรกรองความถตาผานแบบพาสซพ LC ซงวงจรประกอบดวยตวเกบประจและขดลวดตวนา ซงความถคตออฟของวงจรหาไดจากสมการ

LCfc π2

1=

(24)

38

ภาพท 16 (ข) และ (ค) เปนวงจรกรองความถทประกอบดวยตวตานทานและตวเกบประจเปนวงจร กรองความถแบบพาสซพ RC และแบบแอคทฟตามอนดบ ซงสามารถกาหนดคาความถคตออฟของวงจรไดจากสมการตอไปน

RC

fc π21

=

(25)

inv outvL

C

inv outvR

C

ก ) วงจรกรองความถตาผาน แบบพาสซพ LC ข ) วงจรกรองความถตาผานแบบพาสซพ RC

ภาพท 16 วงจรกรองความถตาผาน

36

R

C

AR BR

inv outv

(ค) วงจรกรองความถตาผานแบบแอคทฟ ภาพท 16 (ตอ) วงจรกรองความถตาผาน

2.3.3.2 วงจรกรองความถสงผานอนดบทหนง

เปนวงจรกรองความถทยอมใหความถทสงกวาความถทกาหนดไวผานสวนความถทตากวาความถท กาหนดไวจะถกลดทอนลงหรอกาจดไมใหผานวงจรไปได ดงไดแสดงคณสมบตการทางานของวงจร กรองความถสงในภาพท 17

0 Cff

ชวงความถผาน

การตอบสนองในทางอดมคตการตอบสนองในทางปฏบต

00 707. V

ภาพท 17 คณสมบตของวงจรกรองความถสงผาน

วงจรในภาพท 18 สามารถออกแบบวงจรกรองความถโดยการกาหนดคาความถคตออฟทจะกาหนดไดโดยคาตางของตวอปกรณ ซงสามารถหาไดจากสมการเดยวกนกบวงจรกรองความถตาผาน

37

L

Cinv outv

R

Cinv outv

(ก) วงจรกรองความถสงผานแบบพาสซพ LC (ข) วงจรกรองความถสงผานแบบพาสซพ RC

R

C

AR BR

inv outv

(ค) วงจรกรองความถสงผานแบบแอคทฟ ภาพท 18 วงจรกรองความถสงผาน

2.3.3.3 วงจรกรองความถตาผานอนดบทสอง

inv

AR BR

1R

1Coutv2R

2C

ภาพท 19 วงจรกรองความถตาผานอนดบทสอง

38

วงจรกรองความถตาผานอนดบทสอง เปนวงจรกรองความถทใหการตอบสนองความถไดดกวา วงจรกรองความถตาผานอนดบทหนง วงจรกรองความถตาผานอนดบสองดงไดแสดงในภาพท 19 สามารถทจะอธบายคณลกษณะของวงจรไดโดยใชสมการฟงกชนโอนยาย ดงสมการตอไปน

bassK

)s(V)s(V

)s(Hi

o

++== 2

(26)

โดยทวงจรกรองความถตาผานอนดบทสองนนมอยหลายรปแบบดวยกนแตจะขอกลาวถงวงจร กรองความถแบบ Sallen and Key เทานน ซงสรางไดจากออปแอมปเพยงตวเดยวและอปกรณทเปนตวกาหนดความถคตออฟทสามารถหาไดจากสมการ (27)

212121

CCRRfc π=

(27)

กาหนดให และ 1 2R R R= = 1 2C C C= = แทนคาตางๆเหลานลงในสมการ (27) จะได

RCfc π2

1=

(28)

คาความตานทาน และ ในวงจรจะทาหนาทควบคมอตราขยายของวงจรลปปดโดยทวไปแลวจะกาหนด และ

AR B

Ωk

R

47=BR Ω= kRA 27

2.3.3.4 วงจรกรองความถสงผานอนดบทสอง

วงจรกรองความถสงผานอนดบทสองสามารถสรางไดจากวงจรกรองความถตาผาน โดยการสลบตาแหนงของตวตานทาน ( และ ) กบตาแหนงของตวเกบประจ (1R 2 1R C และ 2C ) กจะเปนวงจรกรองความถสงผาน ดงแสดงในภาพท 19 สามารถอธบายคณลกษณะของวงจรไดโดยใชสมการฟงกชนโอนยายไดดงสมการตอไปน

39

2

2

( )( )

( )o

i

V s KsH sV s s as b

= =+ +

(29)

inv

AR BR

1R

1Coutv

2R

2C

ภาพท 20 วงจรกรองความถสงผานอนดบทสอง

สวนคาความถคตออฟของวงจรนนสามารถหาไดจากสมการเดยวกนกบวงจรกรองความถตาผานอนดบทสองในสมการ (29)

ในการสรางวงจรกรองความถตาผานและวงจรกรองความถสงผานในอนดบทสงขนนนจะทาใหผลการตอบสนองทางความถของวงจรในทางปฏบตใกลเคยงกบผลการตอบสนองของความถในทางอดมคตมากขน ในการสรางวงจรกรองความถทมอนดบสงขนไปนนสามารถสรางไดจากวงจรกรองความถอนดบทหนงและอนดบทสองมาประกอบกนเปนวงจรกรองความถทมอนดบทสงกวาอนดบสองตวอยางเชนตองการสรางวงจรกรองความถตาผานอนดบทส กสามารถสรางไดจากวงจรกรองความถตาผานอนดบทสอง สองวงจรมาตอเรยงกน ดงแสดงในภาพท 21

inv

AR BR

1R

1C

2R

2C

AR BR

1R

1Coutv2R

2C

ภาพท 21 วงจรกรองความถตาผานอนดบทส

40

2.3.3.5 วงจรกรองยานความถผาน

การกรองยานความถผานจะกรองผานยานความถระหวางคาทสงกวาและตากวาทออกแบบไว และ

กาจดความถคาทไมตองการทงไป คณสมบตการทางานของวงจรกรองยานความถผานไดแสดงไวในภาพท 22

0 0ff

การตอบสนองในทางอดมคตการตอบสนองในทางปฏบต

ชวงความถผาน00 707. V

0V

hflf

ภาพท 22 คณสมบตการทางานของวงจรกรองยานความถผาน

จากคณสมบตการทางานของวงจรกรองยานความถผาน (BPF) สามารถหาความถศนยกลาง ( 0f ) ของวงจรและความสมพนธของคาตาง ๆ ดงน

ความกวางของยานกรองความถผาน (BW) มหนวยเปน Hz หาไดจาก

Qf

BW o= (30)

เมอ คอ คาประสทธภาพ (Quality factor) ของวงจร BPF Q

และ lh ffBW −= (31)

สวนคาความถศนยกลาง ( 0f ) นนสามารถหาไดจาก

hlo fff = (32)

41

ดงนนจะได

242

0

2 BWf

BWfl −+= (33)

และ BWff lh +=

(34)

จากภาพท 23 (ก) เปนวงจรกรองยานความถผานแบบพาสซพทประกอบดวยวงจรกรองความถตา ผานมาตอรวมกบวงจรกรองความถสงผาน ทาใหสามารถกาหนดความถในยานทผานได จากคณสมบตของวงจรกรองความความถทงสองหรออาจใชวงจรเรโซแนนททงแบบขนานกบแบบอนดบตอรวมกนเพอสรางเปนวงจรกรองยานความถผานกได การสรางวงจรกรองยานความถผานทาไดโดยการกาหนดคาการตอบสนองความถของวงจรเรโซแนนททงแบบอนดบ และแบบขนานใหตรงกน คณสมบตวงจรเรโซแนนทแบบขนานถาความถทตากวาและสงกวาคาตอบสนองความถของวงจร ความถจงถกสงผาน (By pass) ลงกราวนดกอนจะสงออกเอาตพต ถาความถทปอนตรงกบความถเรโซแนนทจะมศกยตกครอมวงจรเรโซแนนทแบบขนานสงสดจงมสญญาณสงออกเอาตพตสง

จากคณสมบตของวงจรเรโซแนนทแบบอนดบจะทาหนาทกนสญญาณความถทไมใชความถเรโซแนนทไวไมใหผานวงจรไปได และจะสงผานสญญาณทมความถอยในชวงความถเรโซแนนทใหผานวงจรไปได สวนวงจรเรโซแนนทแบบขนานนนจะมคณสมบตของวงจรทตรงกนขามกบวงจรเรโซแนนทแบบอนกรม เมอปรบคาการตอบสนองความถทตรงกนทงเรโซแนนทแบบอนกรม และเรโซแนนทแบบขนานแลวจะทาใหสามารถกาหนดยานของความถทตอบสนองตอคณสมบตของวงจรไดตามตองการ

invoutv

CRR2

C

rR

RL

Vin VoutC2

C1

L2

L1

(ก) วงจรกรองยานความถผานแบบพาสซพ (ข) วงจรกรองยานความถผานแบบแอคทฟ

42

ภาพท 23 วงจรกรองยานความถผาน

จากภาพท 23 (ข) เปนวงจรกรองยานความถผานแบบแอคทฟโดยใชหลกการปอนกลบหลายทาง ซงสามารถอธบายการทางานของวงจรโดยใชสมการฟงกชนโอนยายไดดงตอไปน

2 20

( )( )

( )o

i

V s KsH sV s s Bs ω

= =+ +

(35)

เมอ 0BQω

=

และสามารถหาคาคณสมบตตางๆของวงจร BPF ไดดงน

12

BWRCπ

=

(36)

20 2

1 1 12 rRC R R

ω⎛ ⎞

= +⎜ ⎟⎝ ⎠

(37) จะไดคา 0f

20 2 2 2

1 1 18π

⎛= ⎜

⎝ ⎠r

f⎞

+ ⎟R C R R

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

rRR

RCf 1

221

0 π

(38) และ rR หาไดจาก

12 2 −=

QR

Rr

(39)

2.3.3.6 วงจรตดยานความถ

43

วงจรตดยานความถ (band-stop filter) จะปองกนยานความถระหวางคาทออกแบบไวไมใหผานวงจร

ออกไปไดและปลอยใหยานความถทสงกวาหรอตากวายานนนผานไป วงจรตดยานความถ (band-stop filter)ใชอยางกวางขวางในวงจรกาจดความถรบกวน ( Noise elimination circuits) ดงแสดงคณสมบตของวงจรในภาพท 24

0 Cff

ชวงความถผาน

ชวงตดความถ ชวง

ความถผาน

00 707. V

0V

ภาพท 24 คณสมบตการทางานของวงจรตดยานความถ

r iVin Vout

L1

C1

C2

RL

r i

L2

(ก) วงจรตดยานความถแบบพาสซพ

44

invoutv

CRR2

C

rR

aR

aRaR

(ข) วงจรตดยานความถแบบแอคทฟ ภาพท 25 วงจรตดยานความถ

จากวงจรในภาพท 25 (ข) เปนวงจรตดยานความถทสรางมาจากวงจรกรองยานความถผานและ

วงจรบวกสญญาณทสรางจากออปแอมป สามารถเขยนเปนสมการฟงกชนโอนยายไดดงน

( )2 20

2 20

( )( )

( )o

i

K sV sH sV s s Bs

ωω

+= =

+ + (40)

ซงคาตางๆ ของวงจรตดยานความถสามารถหาไดจากสมการเดยวกนกบวงจรกรองยานความถผาน

2.3.4 เฟสลอกลป (Phase – Locked Loop : PLL) : (Wayne , 1990 . and J. Michael , 1995 .) เฟสลอกลปจดวาเปนวงจรทมความสาคญอยางมากในระบบสอสารดงจะเหนไดวาเฟสลอกลปถกนาไปใชในงานตาง ๆ ทเกยวกบระบบการสอสาร เชน การมอดเลต ดมอดเลต ผลตความถ และการสงเคราะหความถ เฟสลอกลปสามารถใชงานไดทงในการสงและรบสญญาณ ซงสามารถใชงานไดกบสญญาณ แอนะลอก และดจตอล

45

กรองความถตาผาน(LPF)

วงจรเปรยบเทยบเฟส

วงจรควบคมความถดวยแรงดน(VCO)

อนพตเอาตพต

ภาพท 26 โครงสรางพนฐานของเฟสลอกลป

เฟสลอกลปเปนระบบการปอนกลบแบบลปปด สญญาณความถทปอนกลบจะเปลยนแปลงเปนสดสวนโดยตรงกบระดบแรงดนทปอนกลบ ภาพท 26 แสดงบลอกไดอะแกรมภายในของ PLL ซงประกอบดวย วงจรเปรยบเทยบเฟส (Phase Comparator) วงจรกรองความถตาผาน (Lowpass Filter) และวงจรกาเนดความถทควบคมดวยแรงดน (Voltages Controlled Oscillator : VCO) วงจรเปรยบเทยบเฟส หรอเรยกอกอยางหนงวา วงจรตรวจจบเฟส (Phase Detector) จะทาหนาทเปรยบเทยบเฟสของสญญาณอนพตจากภายนอกวงจร PLL ทรบเขามากบสญญาณความถทเอาตพตของ วงจร VCO สญญาณทเอาตพตของวงจรจะเปนสญญาณความตางเฟสของสญญาณทงสองทรบเขามานนเอง สญญาณความตางเฟสทไดจะสงไปยงวงจรกรองความถตาผาน สญญาณทผานวงจรกรองความถจะเปนสญญาณความถตาทอยในรปของแรงดนไฟฟากระแสตรงบางครงเรยกสญญาณทไดนวา แรงดนคลาดเคลอน (Error Voltage) ซงจะถกสงตอไปเปนสญญาณอนพตของ VCO ตอไป ภาค VCO จะทาหนาทสรางสญญาณความถ โดยสญญาณทสรางขนมาจะเปนสดสวนโดยตรงกบแรงดนทอนพตของวงจร ซงการทางานของภาค VCO นจะแบงออกเปน 3 โหมดการทางานดวยกน คอ โหมดการทางานในความถอสระ (Free-running mode) คอ การทางานในชวงทไมมสญญาณความถทอนพตของ PLL วงจร VCO จะทาหนาทผลตสญญาณความถสงออกมาทเอาตพต โดยคาความถนจะเรยกวา ความถเปนอสระ (Free – running Frequency : of ) ซงคาความถทไดจะขนอยกบคาความตานทาน (Rt) และคาตวเกบประจ (Ct) ทตออยภายนอก โหมดแคปเตอร (Capture Mode) และโหมดเฟสลอก (Phase – lock traching Mode) เมอมการปอนสญญาณความถทอนพต จะทาใหเกดแรงดนทอนพตของภาค VCO ทาให VCO มการเปลยนแปลงความถ เอาตพตเรยกการทางานนวา การทางานในโหมดแคปเตอร เมอความถ เอาตพตของ VCO เปลยนแปลงจนมคาเทากบความถทอนพตของ PLL การทางานในชวงนเรยกวา โหมดเฟสลอก PLL จะรกษาความถของสญญาณทเอาตพตของ VCO ใหมคาเทากบสญญาณอนพตตลอดเวลา

46

ยานลอกความถ (Lock range : fL )

Lock range Lf

Hold - in range

Lf.50Hold - in range

Lf.50

ofLLf:itlimlockLower

LUf:itlimlockUpper

Capture range

Pull - in range

ofCLf:itlim

captureLowerCUf:itlim

captureUpper

Cf

Pull - in rangeCf.50Cf.50

ก) ยานลอกความถ ข) ยานความถแคปเตอร

ภาพท 27 ยานการทางานของเฟสลอกลป ยานลอกความถ คอ ยานความถท PLL สามารถผลตสญญาณเอาตพตใหมความถเทากบความถอนพตไดตลอดเวลา ในการทดลองจะหายานการทางานน โดยการปรบความถของสญญาณทอนพตจากความถ of ไปยงความถทตากวาและสงกวาความถ of สญญาณทเอาตพตจะมการเปลยนแปลงความถเทากบสญญาณทอนพต ซงในยานการทางานยานความถลอกน จะมทงยานลอกความถดานตาและสงกวาความถ of ยานลอกความถทง 2 ดานน แตละดานจะมคาเทากบครงหนงของยานลอกความถทงหมด ดงไดแสดงในภาพท 27 ก)

ยานแคปเตอร (Capture range : fC ) ยานแคปเตอร คอ ยานการทางานของเฟสลอกลปทเรมเปลยนสภาวะการทางานจากทยงไมอยในสภาวะลอกความถเขาสสภาวะลอกความถ ในการทดลองจะทาการปรบคาความถของสญญาณทอนพตจากความถทตากวาและสงกวาความถยานลอกทงสองดาน เมอปรบคาความถของสญญาณทอนพตจนถงคาความถทสญญาณเอาตพตเทากบความถทอนพต ในสภาวะการทางานนเองทเรยกการทางานวาอยในโหมดแคปเตอร ในสภาวะการทางานของโหมดแคปเตอรโดยทวไปแลวจะมยานการทางานอยระหวาง

ถง ของการทางานในยานลอกความถ ยานแคปเตอรนมกเรยกอกอยางวา “ ยานแอคควซชน (Acquisition range) ” ซงยานแคปเตอรนจะมความสมพนธกบแบนดวดธของวงจรกรองความถตาผาน ยานความถแคปเตอรจะมทงยานความถตาและสงกวา

100.± 700.±

of เชนเดยวกนกบยานลอกความถ ดงแสดงในภาพท 27 ข)

47

Lock range Lf

CfCapture range

ofLLf CUfCLf LUf

ภาพท 28 ความสมพนธของยานลอกความถกบยานความถแคปเตอร

จากภาพท 28 แสดงความสมพนธระหวางยานลอกความถกบยานแคปเตอร พบวายานแคปเตอรจะมยานความถทแคบกวายานลอกความถ โดยทยานแคปเตอรจะมยานความถกวางทสดกจะเทากบยานลอกความถเทานน (Lock range Capture range) ≥

ภาคตรวจจบเฟส ภาคตรวจจบเฟส จะทาการเปรยบเทยบเฟสของสญญาณ 2 สญญาณ ซงคาความตางเฟสของสญญาณทง 2 น จะสงออกเอาตพตของภาคตรวจจบเฟส ในรปของสญญาณความถตา หรอเรยกอกอยางวา แรงดนคลาดเคลอน ภาคตรวจจบเฟสแบงออกเปน 2 ชนดใหญ ๆ คอ แบบดจตอลและแบบแอนะลอก ซงสามารถอธบายหลกการตรวจจบเฟสสญญาณอยางงายโดยใช Exclusive – OR gate ดงแสดงในภาพท 29

( )DCOV1f1Iv

2Iv2f

48

1f

2f1Iv

2Iv( )DCOV

1f

2f1Iv

2Iv( )DCOV

1f

2f1Iv

2Iv( )DCOV

1f

2f1Iv

2Iv( )DCOV

signals in phase signals out of phase๐45

signals out of phase๐90 signals out of phase๐180

ภาพท 29 ภาคตรวจจบเฟสโดยใช XOR ทมมตางเฟสตางๆกน

จากภาพท 29 สญญาณทเอาตพตของ XOR เปนสญญาณความตางเฟสทมการเปลยนแปลงของ

สญญาณขนอยกบมมตางเฟสของสญญาณทอนพตทงสอง หากพจารณาขนาดของสญญาณทเอาตพตโดยคดเปนคาเฉลยแลวจะสามารถหาขนาดของสญญาณไดจากสมการท (41) และสามารถอธบายการเปลยนแปลงของขนาดของสญญาณทเอาตพตตามการเปลยนแปลงของมมตางเฟสของสญญาณทอนพตไดดงภาพท 30

( )⎪⎪

⎩

⎪⎪

⎨

⎧

≤≤−

≤≤

=

πφπφππ

πφφπ

22

0

VCC

VCC

VO (41)

49

DC output voltage

๐0 ๐90 ๐180 ๐270 ๐360

( )DCOV

CCV

2CCV

φ

ภาพท 30 ความสมพนธระหวางแรงดนทเอาตพตกบมมตางเฟสของภาคตรวจจบเฟส

วงจรรวมของ PLL

ปจจบนเฟสลอกลปทใชงานกนอยสวนใหญจะอยในรปของวงจรรวม หรอ ไอซ PLL ซงมใหเลอกใชงานกนอยหลายเบอร ทนยมใชงานกนอยเบอรหนงกคอ LM 565 NE/SE 565 หรอ MC 565 ซงทงหมดนเปนไอซขนาด 16 ขา มสวนประกอบภายในดงไดแสดงในภาพท 30 วงจรภายในประกอบดวยวงจรเปรยบเทยบเฟส วงจรขยายสญญาณ และ วงจร VCO

จากภาพท 31 ตวตานทานภายในไอซ ( ) มคา 3.6aR Ωk เปนสวนหนงของวงจร LPF ซงจะตองมการตอตวเกบประจ (C) เพมภายนอกตวไอซ ซงจะตอครอมทขา 7 กบขา 10 สวนตวตานทาน tR และตวเกบประจ tC จะเปนตวกาหนดความถในชวงการทางานอสระ (Free – running) ของ VCO ความถชวงนหาไดจากสมการดงน

ttO CR.f

331

= (42)

50

Phasecomparator

VCOError signal

Demodulatedoutput

aR

2C

1 4.vA =

tCtR

ccV+ ccV−

Referenceoutput

2

ccV+ ccV−

565LM

3

5

4

8 9 6

7

10 1

Ωk.63InputInput

ภาพท 31 โครงสรางภายในของไอซเบอร LM565

จากภาพท 32 เปนวงจรการตอใชงาน PLL แบบพนฐานซงสามารถหาความถอสระไดจากสมการท

(42) และสามารถหาความถยานแคปเตอร ( cf ) ของ VCO เมอมสญญาณอนพตเขามา ดงสมการตอไปน

22 CRf

fa

LC π

±=

หรอ 2

310632 C.f

f LC ×××

±=π

(43)

51

565

1

2

3

9

5

47

810

CCV

VCO output

2CtR

3C Output

EEV

tC

Intput1C

1R

2R

ภาพท 32 วงจรใชงานไอซ PLL จากสมการ (43) Lf คอ ยานลอกความถของวงจรสามารถหาไดจาก

plysup

OL V

ff

8±=

(44) ซง EECCplysup VVV −= ดงนนจะได

EECC

OL VV

ff

−±=

8

(45) ในการตอใชงาน PLL คาตวเกบประจ (C2 ) ในภาพท 31 สามารถหาคาไดจากความสมพนธของสมการท (43) กบ (44) จะได

52

plysupaC

O

VRff

C 224

π=

(46)

การประยกตใชงานไอซ PLL เบอร 565 จากทไดกลาวไปแลววา PLL เปนวงจรทมความสาคญมากวงจรหนงในระบบการสอสาร ซง PLL ถกนาไปใชในงานตาง ๆ ทงการมอดเลต ดมอดเลต การสรางสญญาณความถ และวงจรสงเคราะหความถ สาหรบเนอหาในสวนนจะกลาวถงเฉพาะการนา PLL ไปใชงานเปนวงจรคณความถ (Frequency Multiplier) ซงเปนวงจรสรางสญญาณความถขนมาใหม ซงมคาเทากบความถของสญญาณทอนพตคณกบคาของตวคณทออกแบบไว ซงจะมคาเทากบ

inO fNf = (47)

วงจรคณความถ (Frequency Multiplier)

Phasecomparator

VCOError signal

Amp

Divideby "N"

Frequencyinput

inf

outf N

outf

out inf Nf=

ภาพท 33 โครงสรางการทางานของวงจรคณความถ

วงจรคณความถทใช PLL น จะประกอบไปดวยสวนทเปนวงจรการทางานของ PLL ตอรวมกบ วงจรหารความถ ซงตออยระหวางภาค VCO กบภาคเปรยบเทยบเฟส ดงแสดงในภาพท 33

53

จากภาพท 33 ภาคเปรยบเทยบเฟสจะทาการเปรยบเทยบสญญาณอนพตกบสญญาณทเอาตพตของ วงจรหารความถ ซงมคาเทากบ N/fout ทาใหภาค VCO กาเนดความถออกมามคาเทากบ infN หรอ

จะได inO fNf =

N กคอจานวนเตมทเปนจานวนเทาของการคณความถสามารถกาหนดคา N โดยการออกแบบวงจรหารความถ ซงในตวอยางนสรางจากไอซเบอร 7490 ดงไดแสดงวงจรตวอยางทสามารถสรางความถเปน 2 เทาของความถอนพตตามภาพท 34

การทางานของวงจรจะมขดจากดในการสรางสญญาณความถทเอาตพต ดงนนในการออกแบบจะตองคานงถงยานการทางานของ PLL ดวย นนกคอยานความถเอาตพตทตองการจะตองอยในยานลอกความถของ PLL โดยในการออกแบบวงจรจงกาหนดใหความถอสระของ PLL เปนคากงกลางของยานความถเอาตพตทตองการ ภาพท 34 (ข) แสดงการเปรยบเทยบระหวางสญญาณทอนพตและเอาตพตของวงจรในภาพท 34 (ก) จากวงจรดงภาพท 34 (ก) หากตองการปรบตวคณความถ (N) กสามารถทาไดโดยการปรบแตงวงจรหารความถใช 7490 ซงสามารถปรบได X2 X5 และ X10 วงจรในภาพท 34 (ก) เปนวงจรคณความถ 2 เทา

565

1

2

3

9

5

4

7810

Sv

EEV−

CCV+

VCO outputFM output

tC

tR

7490A1 3 62 7

10

54

89111214 13

V5+

1R

2R

1C

2C

3C

4C

5C

(ก) วงจรคณความถโดยใช PLL ภาพท 34 การประยกตใชงาน PLL เปนวงจรคณความถ 2 เทา

54

ini f,v1 cycles

2 cyclesOO f,v

t

t

ข) รปคลนสญญาณอนพตและเอาตพตของวงจรคณความถ

ภาพท 34 (ตอ) การประยกตใชงาน PLL เปนวงจรคณความถ 2 เทา

2.3.5 วงจรควบคมอตราขยายแบบอตโนมต (Automatic Gain Control : AGC) : (Kennedy , 1993 . Gary , 1988 . and John , 1980) เนองจากในกระบวนการรบสญญาณวทยของเครองรบ สญญาณทรบไดของแตละสถานนนไมเทากน เนองมาจากกระบวนการสงสญญาณและปจจยในการรบสงสญญาณตาง ทาใหสญญาณทรบไดบางสถานแรงบางสถานสญญาณทรบไดกเบา ดงนนทเครองรบสญญาณจงตองมการปรบอตราการขยายของวงจรตลอดเวลาเพอใหสญญาณทสงออกเอาตพตมระดบของสญญาณคงท ซงวงจรททาหนาทในการควบคมการปรบอตราขยายของวงจรขยายสญญาณตางๆ ในเครองรบวทยนเรยกวาวงจรควบคมอตราการขยายแบบอตโนมต (Automatic Gain Control : AGC) หลกการทางานของ AGC

จากภาพท 35 เปนแผนผงการทางานของวงจร AGC เมอมสญญาณอนพตเขามาทภาคขยายสญญาณ ภาคขยายกจะทาการขยายสญญาณทรบเขามาแลวสงออกไปยงเอาตพตของวงจร โดยจะม

55

สญญาณเอาตพตบางสวนถกปอนกลบมาเปนสญญาณควบคมอตราขยายของวงจรขยายสญญาณ ซงสญญาณทปอนกลบมาเปนสญญาณควบคมนจะถกเปลยนใหอยในรปของแรงดนไฟฟากระแสตรงทาไดโดยการใชวงจรกรองความถตาผานรวมกบวงจรเรยงกระแส ซงแรงดนไฟฟากระแสตรงนจะมคามากหรอนอยตามระดบความแรงของสญญาณทอนพตแลวทาการสงสญญาณแรงดนไฟฟากระแสตรงทไดไปยงวงจรขยายสญญาณตาง ๆ ในเครองรบวทย จากหลกการทางานนทาใหสญญาณทเอาตพตของวงจรเปนสญญาณทคอนขางจะคงท ไมมการเปลยนแปลงตามสญญาณอนพตทรบเขามา

วงจรขยายทควบคมอตราขยายดวยแรงดน

วงจรเรยงกระแสและขยายสญญาณ

iv Ov

ภาพท 35 แผนผงการทางานของวงจร AGC

จากหลกการทางานของ AGC ทไดอธบายไปแลวขางตนจะพบวาหากเครองรบปราศจากวงจร AGC จะตองพบกบปญหาตาง ๆ ในการรบสญญาณดงน

1. ในการรบสญญาณแตละสถานมความแรงไมเทากน ในการรบสญญาณทมความแรงนอยจะตองทา

การปรบความดงเพมขน หากเปลยนสถานอนอาจมความแรงของสญญาณมากทาใหสญญาณทรบไดมากขนตามไปดวย หากมวงจร AGC จะทาหนาทรกษาระดบของสญญาณทจะสงออกทเอาตพตใหมความคงทไมวาสญญาณทรบมามระดบของสญญาณมากหรอนอยกตาม

2. สญญาณทรบไดอาจมการจางหาย หรอบางครงกแรงขนมาเอง เกดจากการเปลยนแปลงของสภาพ บรรยากาศทคลนเดนทางมา ซงหากมวงจร AGC จะทาใหระดบความดงของเครองรบคงท

3. ในกรณทใชเครองรบวทยทมการเคลอนท เชน เครองรบในรถยนต ซงมการเคลอนทไปมา สญญาณ

ทรบไดมความแรงไมเทากน ขนอยกบปจจยในการรบสญญาณของแตละสถานทในวงจร AGC จะ

ทาการชดเชยระดบสญญาณเอาตพตใหเทากนเสมอ

56

No AGC

"Ideal" AGCDelayed AGC

ระดบของสญญาณทอนพต

ระดบ

ของส

ญญาณ

ทเอาตพ

ต

ภาพท 36 กราฟคณสมบตของวงจร AGC แบบตาง ๆ

ในทางอดมคตวงจร AGC จะตองรกษาระดบของสญญาณทเอาตพตใหคงทตลอดเวลา แตในทาง

ปฏบตนน AGC จะสามารถรกษาระดบของสญญาณทเอาตพตไดเพยงชวงการทางานหนงเทานน ดงจะเหนไดจากกราฟคณสมบตของวงจร AGC แบบตางๆ ทแสดงในภาพท 37 วงจร AGC

จากภาพท 37 แสดงตวอยางของวงจร AGC ชนดหนงโดยม R1 และ R2 ทาหนาทลดระดบสญญาณทอนพตเพอทาการควบคมขนาดของแรงดนอนพตของเฟสใหมคาเทากบ 25 mV ถง 2VRMS การทางานของ AGC วงจรนจะใชความตานทานทขาเดรน (D) ของเฟสเปนตวจดอตราขยายของวงจร โดยคาความตานทานจะเปลยนแปลงตามขนาดของแรงดนทตกครอมขาเกท ซงมาจากการปอนกลบมาของสญญาณเอาตพตผานวงจรเรยงกระแส ซงในวงจรจะม 1D และ 2D ทาหนาทนอย สญญาณทผานวงจรเรยงกระแสไปแลวจะสงตอไปยงวงจรกรองความถตาผาน ซงในวงจร AGC ทยกมาเปนตวอยางนนจะมวงจรกรองความถตาผานอยดวยกบถง 2 ชด นนกคอชดของ 1C 5R และ 2C 8R ทาใหสญญาณทปอนกลบไปควบคมอตราการขยายของวงจรเปนแรงดนไฟตรงทเรยบทสด สงผลใหการทางานของวงจรควบคมอตราการขยายทางานไดอยางมประสทธภาพมากขนดวย

57

1R

4R

3R

2R

7R

6R

5R

8R

Ωk.74

Ωk10Ωk10

Ωk.22

1C

2C

inv outv

2D

1D

1QD

SG

ภาพท 37 วงจร AGC

2.3.6 การมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Modulation : AM) : (Gary , 1988 . and Kennedy , 1993 .) การมอดเลตสญญาณ หมายถง การนาสญญาณขาวสารผสมเขาสญญาณพาห เพอสงสญญาณขาวสารนนออกอากาศไป เปนกระบวนการยายความถของสญญาณขาวสารเพอใหสามารถสงและรบสญญาณขาวสารนนไดโดยไมปนกบสญญาณขาวสารอนๆ การมอดเลตเชงขนาด คอ การผสมสญญาณขาวสารเขากบสญญาณพาหทมความถสงกวาสญญาณขาวสารมากๆ สญญาณเอาตพตทไดจากการมอดเลตจะเปนสญญาณพาหทมการเปลยนแปลงขนาดตามขนาดของสญญาณขาวสารทนามามอดเลต ดงแสดงในภาพท 38

58

t

ก) สญญาณขาวสาร

ข) สญญาณพาห

ค) สญญาณ AM

t

t

ภาพท 38 สญญาณการมอดเลตเชงขนาด จากภาพจะเหนวาสญญาณขาวสารทปนอยในสญญาณ AM จะอยในรปของกรอบของสญญาณ AM ทงดานบวกและลบ นนกแสดงใหเหนวาสญญาณ AM ทไดจากการมอดเลตทงทางดานบวกและลบ จะมความสมบรณของสญญาณขาวสารทง 2 ดาน ถาหากความถของสญญาณพาหทใชในการมอดเลตมคาสงมาก รปรางของสญญาณ AM กจะยงเหนเปนกรอบสญญาณไดชดเจนยงขน จากรปสญญาณดงกลาวนเรายงสามารถใชสมการทางคณตศาสตร อธบายผลทเกดขนจากการมอดเลตเชงขนาดได โดยเขยนอยในรปของสมการดงตอไปน กาหนดใหสญญาณพาหเทากบ

( ) tfcosVtv ccc π2= (48)

59

เมอ คอ คาแรงดนชวขณะของสญญาณพาห ( )tvc cV คอ คาสงสดของสญญาณพาห cf คอ ความถของสญญาณพาห และสญญาณขาวสารเทากบ

( ) tfcosVtv mmm π2= (49)

เมอ คอ คาแรงดนชวขณะของสญญาณขาวสาร ( )tvm mV คอ คาสงสดของสญญาณพาห mf คอ ความถของสญญาณขาวสาร จากสมการของสญญาณพาหและสญญาณขาวสาร เมอผานกระบวนการมอดเลตแลว จะไดสญญาณ AM ซงเปนไปตามสมการ

( ) [ ] tfcostfcosVVtv cmmcAM ππ 22+=

( ) tfcostfcosVtfcosVtv mcmccAM πππ 222 += (50)

จากคณสมบตทางคณตศาสตร ( ) ( )BAcosBAcosBcosAcos −++=2 ดงนนจะได

( ) ( ) ( tffcosV

tffcosV

tfcosVtv mcm

mcm

ccAM −+++= πππ 22

22

2 )

(51)

ดชนการมอดเลต (Modulation index : m)

เนองจากสญญาณ AM เปนสญญาณทมการเปลยนแปลงแอมปลจดของสญญาณพาห ซงการเปลยนแปลงแอมปลจดของสญญาณพาหนขนอยกบอตราสวนระหวางแอมปลจดของสญญาณขาวสารกบสญญาณพาหซงอตราสวนดงกลาวนเรยกกนวา “ ดชนการมอดเลต (Modulation index : m)

60

” หรอบางครงนยมเขยนเปน เปอรเซนต จงเรยกวา “ เปอรเซนตการมอดเลต (Percentage modulation) ” ซงสามารถหาคาดชนการมอดเลตไดจาก

c

m

VV

m =

(52)

เมอนาคา m แทนลงในสมการ (51) จะได

( ) ( ) ( )tffcosmV

tffcosmV

tfcosVtv mcc

mcc

ccAM −+++= πππ 22

22

2

(53) จากสมการ m จะมผลตอสญญาณ AM ทไดจากการมอดเลต ซง m นจะเปนสดสวนของแอมปลจดของสญญาณขาวสารกบสญญาณพาห เรายงสามารถหาคาดชนการมอดเลตไดจากการพจารณาแอมปลจดของสญญาณ AM ทไดจากการมอดเลต ดงแสดงในภาพท 39 จากรปสญญาณ AM แอมปลจดสงสดของกรอบสญญาณ ( maxV ) สามารถหาไดจาก

mcmax VVV += (54)

หรอ

( )mVV cmax += 1 (55)

และทแอมปลจดตาสดของกรอบสญญาณ ( minV ) จงมคาเทากบ

mcmin VVV −= (56)

หรอ ( )mVV cmin −= 1

(57)

จากสมการท (55) และ (57) สามารถหาคาดชนการมอดเลต (m) ไดเทากบ

61

minmax

minmax

VVVV

m+−

=

(58)

Unmodulatedcarrier

maxV

minV

ภาพท 39 ความสมพนธของสญญาณ AM กบแอมปลจดของสญญาณ ดชนการมอดเลต จะเปนตวบอกการเปลยนแปลงแอมปลจดของสญญาณ AM ในการมอดเลตหากสญญาณ AM ทมดชนการมอดเลตสงจะมความแรงของสญญาณสงตามไปดวย แตอยางไรกตาม m จะตองมคาไมเกน 1 หรอหากคดเปนเปอรเซนตกไมเกน 100% เพราะหาก m เกนกวา 1 จะทาใหเกดการผดเพยนของกรอบสญญาณ AM เมอเครองรบทาการคนรปสญญาณขาวสารสญญาณทไดจะเปนสญญาณทผดเพยนไปจากสญญาณขาวสารเดมซงการมอดเลตท m มากกวา 1 นเรยกวา โอเวอรมอด (Overmodulation) ดงแสดงในภาพท 40

ภาพท 40 สญญาณ AM ในสภาวะโอเวอรมอด (Overmodulation)

62

ในการสงสญญาณในระบบAM นนในความเปนจรงแลวสญญาณวทยทสงออกอากาศจะเปนสญญาณทประกอบดวยหลายๆ สญญาณดวยกนดงนน คาดชนการมอดเลตของสญญาณขาวสารแบบนจงมคาเทากบดชนการมอดเลตของแตละสญญาณรวมกน ซงสามารถหาไดจากสมการตอไปน

223

22

21 nT m...mmmm ++++=

(59) เมอ เปนดชนการมอดเลตของระบบ Tm 1m , , , …….. , เปนดชนการมอดเลตของสวนประกอบสญญาณแตละสญญาณ

2m 3m nm

การวเคราะหสญญาณ AM ในโดเมนความถ จากการมอดเลตสญญาณ AM ทาใหเกดสญญาณความถขนหลาย ๆ ความถซงเกดจากการผสมกนหรอหกลางกน ระหวางสญญาณขาวสารกบสญญาณพาห ดงจะเหนไดจากสมการการมอดเลตของสญญาณ AM ดงสมการท (53) หากวเคราะหสญญาณในดานโดเมนของเวลา จะพบวาสญญาณจะประกอบไปดวย 3 ความถดวยกน คอ ความถของสญญาณพาห ( cf ) และความถดานขางอก 2

ความถ ซงมขนาด 2

cmV ดงภาพท 41

จากภาพความถทสงกวาความถ cf นนเรยกวา ไซดแบนดดานสง (upper sideband : USB) เปนผลรวมของความถพาหกบความถของสญญาณขาวสาร

mcUSB fff += (60)

63

cfmc ff − mc ff +

cV

2cmV

2cmV

ภาพท 41 สญญาณ AM ในโดเมนความถ สาหรบความถทตากวา cf เรยกวา ไซดแบนดดานตา (lower sideband : LSB) ซงความถ LSB นเปนผลตางของความถพาหกบความถของสญญาณขาวสาร

mcLSB fff −= (61)

แบนดวดธของสญญาณ AM จากสเปคตรมความถของสญญาณ AM ทมยานความถตงแต LSB ถง USB เปนยานความถทจะสงออกไปยงเครองรบซงเรยก แบนดวดธ(Bandwidth) ของสญญาณ AM หากพจารณาความกวางของความถตงแต LSBf ถง cf จะมคาเทากบ USBf ถง cf ซงความกวางของความถแตละขางนมคาเทากบ mf ดงนนแบนดวดธของสญญาณ AM จงมคาเทากบ

LSBUSB ffBW −= (62)

หรอ mfBW 2=

(63) BW คอ คาทกาหนดความกวางของชองสญญาณในการสงสญญาณขาวสารไปยงเครองรบ ซงการสงสญญาณระบบAM ในเมองไทยนนกาหนดให BW ของแตละสถานกวาง 10kHz การสงวทยกระจายเสยงระบบ AM จะมความถอยในยาน 535 kHz ถง 1,605 kHz ซงจะแบง

64

ชองสญญาณนไดถง 107 สถาน โดยสถานสดทายจะมความถพาหท 1,600 kHz ไซดแบนดดานตา มความถ 1,595 kHz และไซดแบนดดานสง มความถ 1,605 kHz เปนตน การกระจายกาลงของสญญาณ AM (AM Power Distribution) จากการวเคราะหสญญาณ AM ในโดเมนความถ จะพบวาสญญาณ AM ประกอบดวยสญญาณ 3 ความถดวยกน ดงนนกาลงงานในการสงสญญาณจงเปนผลรวมของกาลงงานของสญญาณพาห รวมกบกาลงงานของสญญาณความถแถบขางทง 2 ดาน โดยกาลงงานของสญญาณพาหทเกดขนตกครอมตวภาระจงมคาเทากบแรงเคลอนของสญญาณพาหยกกาลงสอง หารดวยคาความตานทานของตวภาระ ซงเขยนเปนสมการ ไดดงน

( )RV.

P cc

27070=

RV

P cc 2

2=

(64) กาลงงานของความถแถบขางทง USB และ LSB ซงมแอมปลจดเทากน ดงนน กาลงงานของความถแถบขางทง 2 จงมคาเทากน ซงมคาเทากบ

( )R/mV

PP cLSBUSB 2

2 2==

RVm

PP cLSBUSB 8

22==

(65) นาสมการ (64) แทนคาลงในสมการ (65) จะได

cLSBUSB Pm

PP4

2==

(66)

65

เนองจากกาลงของสญญาณ AM เปนผลรวมของกาลงสญญาณพาหกบกาลงของสญญาณแถบความถขางทงสอง ดงนน กาลงรวมของสญญาณ AM เทากบ

LSBUSBcT PPPP ++=

cccT Pm

Pm

PP44

22++=

ccT Pm

PP2

2+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

21

2mPP cT

(67)

หากพจารณากาลงของสญญาณพาหในสมการของสญญาณ AM มคาเทากบกาลงของสญญาณพาหทยงไมไดมอดเลต สามารถกลาวไดวากาลงของสญญาณพาหไมไดสงผลกระทบกบขบวนการมอดเลต ดงนนกาลงรวมของสญญาณ AM จะเพมขนไดโดยดชนการมอดเลตเพยงอยางเดยวเทานน

cfLSBf

RV

P cc 2

2=

4

2c

LSBPm

P =

USBf

4

2c

USBPm

P =

ความถ (Hz)

กาลงงาน

(W

)

ภาพท 42 สเปคตรมกาลงของสญญาณ AM

66

จากภาพท 42 แสดงการกระจายตวของสเปคตรมกาลงงานทใชในการสงสญญาณ AM ซงจะเหนวา เมอดชนการมอดเลตเทากบ 100% คากาลงสงสดของสญญาณความถขางทง 2 ดาน จะมคาเปนครงหนงของกาลงของสญญาณพาห นบวาเปนขอเสยของการสงสญญาณแบบ AM-DSBFC เนองจาก กาลงงานสวนใหญจะสญเสยไปกบกาลงสงสญญาณพาห การสรางสญญาณ AM หากพจารณาการมอดเลตเชงขนาด(AM)ทสเปคตรมของสญญาณจะพบวามการเปลยนแปลงความถของสญญาณขาวสารไปจากเดม และหากพจารณาสญญาณ AM ในโดเมนของเวลากบสมการการมอดเลตจะพบวามเทอมทเปนผลคณของสญญาณพาหกบสญญาณขาวสารอยดวย ในการสรางสญญาณ AM ดงสมการ (51) สามารถสรางไดจากการคณสญญาณขาวสารกบสญญาณพาห ดงไดแสดงในภาพท 43

mv

cv

AMv

(t)

(t)(t) Σ

v (t)

ภาพท 43 โครงสรางของวงจรสรางสญญาณ AM จากภาพท 43 การสรางสญญาณ AM จะประกอบดวยวงจรคณสญญาณ (Multiplier) ซงจะทาหนาทคณสญญาณขาวสารกบสญญาณพาห สญญาณเอาตพตทได [v(t)] จะสงไปยงวงจรบวกแรงดน (Adder) ซงจะทาการบวกกบสญญาณพาห สญญาณเอาตพตทไดเปนสญญาณ AM ดงในสมการท (51) สวนประกอบสาคญในการสรางสญญาณ AM กคอวงจรคณสญญาณซงในอดตนนสรางจากการนาเอา ทรานซสเตอร เฟส ตอรวมกบตวตานทาน ตวเกบประจ เนองจากจานวนอปกรณทมมากจงไมสะดวกในการใชงานจงมการพฒนาวงจรคณสญญาณใหมความสะดวกในการใชงานมากขนและปจจบนนกไดมการผลตออกมาในรปของไอซคณสญญาณเบอรตางๆ ซงเปนทนยมใชงานกนอยางกวางขวางและไดมการพฒนาใหมประสทธภาพ และสะดวกในการใชงานยงขน ในการทดลองสรางสญญาณ AM ใน

67

บทนเลอกใชไอซคณสญญาณเบอร MPY634 ซงเปนไอซของบรษท Texas Instruments โดยลายละเอยดในการใชงานตางๆ สามารถดไดจากคมอการใชงานของไอซ

2.3.7 การดมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Demodulation) : (Gary , 1988 . and Henry , Franz , John , 1988) การดมอดเลต คอ กระบวนการทเครองรบวทยดงเอาสญญาณขาวสารออกจากสญญาณวทยดงนน การดมอดเลตเชงขนาด กคอ กระบวนการกคนสญญาณขาวสารทสงมากบสญญาณ AM โดยสญญาณขาวสารทไดรบจะตองมความผดเพยนของสญญาณนอยทสด

วธการดมอดเลตทจะกลาวถงในบทนเปนการดมอดเลตแบบการตรวจจบกรองสญญาณหรอเรยกอกอยางวา เอนเวลโลปดเทคชน (Envelope Detection) และการตรวจจบแบบซงโครนสดเทคชน (Synchronous Detection) หรอบางครงเรยกวา โคเฮอเรนตดเทคชน (Coherent detection)

66

การดมอดเลตเชงขนาดแบบการตรวจจบกรอบสญญาณ (Envelope detection)

เนองจากสญญาณ AM เปนสญญาณวทยทมสญญาณขาวสารปนมากบสญญาณพาห สวนทเปนสญญาณขาวสารนนจะปรากฏเปนกรอบของสญญาณ AM ทงสองดานนน มความสมบรณของสญญาณขาวสารเหมอนกนในการดมอดเลต เราสามารถเลอกเอาสญญาณขาวสารมาเพยงดานใดดานหนงเทานน

1D

1C 1R

2C

A

inv outv

ภาพท 44 วงจรดมอดเลตเชงขนาดแบบตรวจจบกรอบสญญาณ (Envelope detection)

การดมอดเลตเชงขนาดดวยวธการจบกรอบสญญาณจงใชคณสมบตของสญญาณ AM ในขอนเลอกเอาเฉพาะสญญาณขาวสารมาเพยงดานเดยว ดงวงจรในภาพท 44 จะใชไดโอดเปนตวเลอกเอาสญญาณมาเพยงดานเดยวซงจะมสญญาณพาหบางสวนปนมากบสญญาณขาวสารดวย เพอใหไดเฉพาะสญญาณขาวสารเทานน จงใชวงจรกรองความถตาผานกรองเอาแตเฉพาะสญญาณขาวสารในวงจรจะใช C1 และ R1 จะทาหนาทเปนวงจรกรองความถสญญาณขาวสารทผานวงจร RC นไป (ทจด C) จะเปนสญญาณขาวสารทถกยกระดบสญญาณขนมา เนองจากยงมสวนของสญญาณไปตรงปนอยดวย ดงนนกอนสงสญญาณขาวสารนนออกไปยงเอาตพต จงตองมการตอ C2 เพอกนแรงดนไฟตรงทปนมากบสญญาณไว ดงนน สญญาณเอาตพตทไดจงเหลอเฉพาะสญญาณขาวสารเทานน ในการออกแบบวงจรดมอดเลต เพอใหสญญาณขาวสารไดเปนสญญาณขาวสารทตรงกบทสงมามากทสด จะขนอยกบวงจรกรองความถทมความสมพนธกบความถของทงสญญาณขาวสารและสญญาณพาหทสงมาจากเครองสงดวย ซงวงจรกรองความถจะสามารถตอบสนองตอความถทตองการไดดนน จะตองเลอกใชคา C1 และคา R1 ทเหมาะสมดวย ดงจะหาคาของ C1 และ R1 ไดจาก

67

cmCR

ωω1

11 ⟩

( )( )cm ffCR

ππ 221

11 ⟩

cm ff

CR1

21

11 π⟩

(68) แมวาวงจรดมอดเลตแบบจบกรอบสญญาณ เปนวงจรดมอดเลตทสรางไดงายเพยงใชอปกรณไมกตว กไมเปนทนยมใชงานกน เนองมาจากการทางานของไดโอดทไมเปนเชงเสน ทาใหเกดความผดเพยนของสญญาณทตรวจจบได จงมการหาวธการดมอดเลตแบบอนมาใชงานแทนหนงในนนกคอวงจรดมอดเลตแบบซงโครนส หรอแบบโคเฮอเรนตดเทคชน นนเอง การดมอดเลตแบบโคเฮอเรนตดเทคชน (Coherent detection)

การมอดเลตแบบโคเฮอเรนตดเทคชน (Coherent detection) คอ การดมอดเลตดวยการคณสญญาณความถทเครองรบสรางขนมากบสญญาณAMทรบเขามา โดยสญญาณทเครองรบสรางขนมานนจะตองมความถและเฟสของสญญาณเทากบสญญาณพาหทเครองสง สญญาณทไดจากการคณของสญญาณทงสองนจะสงไปยงวงจรกรองความถตาผานเพอกรองเอาแตเฉพาะความถขาวสารเทานน ดงแสดงโครงสรางการ ดมอดเลต ในภาพท 45

cv (t)

วงจรกรองความถตาผาน(LPF)

vAM(t) mv (t)

ภาพท 45 โครงสรางการดมอดเลตแบบโคเฮอเรนตดเทคชน

68

จากบลอกไดอะแกรมในภาพท 45 สามารถอธบายการทางานไดโดยใชสมการคณตศาสตร ดงน จากสมการการมอดเลตเชงขนาดไดสญญาณ AM เทากบ ( ) ( ) tcostcosVVtv cmmcAM ωω+= (69) เมอสญญาณขาวสารเทากบ

( ) tcosVtv mmm ω= (70)

สญญาณพาหเทากบ ( ) tcosVtv ccc ω=

(71)

การดมอดเลตแบบซงโครนสกคอการนาสญญาณ AM คณกบสญญาณพาห จะได

( ) ( ) ( ) tcosVtcosVVtvtv ccmmccAM ωω 2+= (72)

จากคณสมบตทางคณตศาสตร 2

212 AcosAcos

+=

ดงนน

( ) ( ) ( ) ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ +

+=2

21 tcosVtcosVVtvtv c

cmmccAMω

ω

( ) ( ) ( )( )tcostcosVVVtvtv cmmcccAM ωω 2121 2 ++=

69

tcostcosVV

tcosVtcosVVV)t(v)t(v

ccmc

ccmmcccAM

ωω

ωω

221

221

21

21 22

+

++=

(73) จากสมการท (73) เปนผลทไดจากการคณสญญาณพาหกบสญญาณ AM ซงมเทอมของ

2

21

CV ทเปนสวนของสญญาณไฟตรงสามารถกาจดไดโดยการตอตวเกบประจกนสญญาณสวนนไวและใน

สวนของสญญาณขาวสารเทากบ tcosVV mmc ω21

เมอนาสญญาณผลคณทไดดงสมการ (73) เขา

วงจรกรองความถตาผานเพอกาจดสวนของสญญาณทมความถสงออกไปจากหลกการของดมอดเลตแบบโคเฮอเรนตดเทคชนได แสดงวงจรดมอดเลตดงในภาพ 46

R R

C

C

สญญาณ AM

สญญาณพาหcv

12

67 8 10

11

14

12MPY634

ov

V12+

V12+

V12−

V12−

AMv

ภาพท 46 วงจรดมอดเลตแบบโคเฮอเรนตดเทคชน

2.3.8 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางคกาจดสญญาณพาห (Double Sideband Suppressed Carrier Modulation : DSBSC) :

(Simon , 1990 . Henry , Franz , John , 1988 . and Roy , 1997 .)

การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางคกาจดสญญาณพาห เปนการมอดเลตสญญาณขาวสารเขากบสญญาณพาห ซงสญญาณทไดจากการมอดเลตจะเปนสญญาณAM ทมไซดแบนดทงสองดาน (USB

70

และ LSB) เชนเดยวกบการมอดเลตแบบ AM ธรรมดา แตจะตางกนตรงทการมอดเลตแบบ DSBSC นเปนการมอดเลตทกาจดสญญาณพาหออกไป วตถประสงคของการมอดเลตแบบนกเพอทจะลดกาลงในการสงสญญาณลง โดยจะทาการสงสญญาณเฉพาะสญญาณความถแถบขางเทานน ซงจะสามารถลดกาลงในการสงสญญาณลงไดถง 50% ของการสงสญญาณ AM แบบธรรมดา

การมอดเลตเชงขนาดแบบ DSBSC นนเปนการนาเอาสญญาณขาวสารคณกบสญญาณพาห ซงสญญาณทไดจากการมอดเลตแบบ DSBSC สามารถหาไดจากสมการดงตอไปน เมอสญญาณขาวสารมคาเทากบ

( ) tfcosVtv mmm π2= (74)

และสญญาณพาหมคาเทากบ

( ) tfcosVtv ccc π2= (75)

สญญาณทไดจากการมอดเลตเปนสญญาณผลคณของสมการ (74) กบ (75) จงมคาดงน

( ) tfcostfcosVVtv mcmcDSBSC ππ 22=

(76)

จากคณสมบตทางคณตศาสตร ( ) ( )BAcosBAcosBcosAcos −++=2 ดงนนจะได

( ) ( ) ( tffcosVV

tffcosVV

tv mcmc

mcmc

DSBSC −++= ππ 22

22

)

(77)

จากสมการ (77) เมอเปรยบเทยบกบสมการการมอดเลตสญญาณ AM จะสงเกตไดวาในสวนทเปนเทอมของสญญาณพาหจะหายไป หารพจารณารปของสญญาณทไดจาดการมอดเลตแบบ AM-DSBSC จะเปนดงภาพท 47

71

จากสมการ (77) หากพจารณาสญญาณ ในโดเมนความถจะพบวา จะมแตเฉพาะความถของสญญาณแถบขางดานสง (

DSBSCv

mc ff + ) และสญญาณแถบขางดานตา ( mc ff − ) ซงทงสอง

จะมขนาดของสญญาณเทากบ 2

mcVV ดงแสดงในภาพท 48

t

ก) สญญาณขาวสาร

t

ข) สญญาณ AM- DSBSC ภาพท 47 สญญาณ AM-DSBSC ในโดเมนของเวลา

cfmc ff −

2mcVV

ความถ (Hz)

แอม

ปลจด

(V)

mc ff +

2mcVV

72

ภาพท 48 สเปคตรมความถของสญญาณ AM-DSBSC

จากทไดกลาวไปแลวขางตนวา การสงสญญาณมอดเลตเชงขนาดแบบ DSBSC นเปนการสงเฉพาะสญญาณแถบขางเทานน หากพจารณาดานกาลงงานทใชในการสงแลวพบวาจะมแตเฉพาะกาลงงานของสญญาณแถบขางทง 2 เทานน ซงกาลงรวมของการสงสญญาณ DSBSC กจะเทากบผลรวมของกาลงงานของสญญาณความถแถบขางทงสองนนเอง

( )

R/VV.

PP mcLSBUSB

227070==

( )

RVV

PP mcLSBUSB 8

2==

(78) ดงนน

LSBUSBT PPP +=

( )

RVV

P mcT 4

2=

(79)

การสรางสญญาณ AM – DSBSC จากสมการ (77) สญญาณ AM – DSBSC เปนผลคณระหวางสญญาณพาหกบสญญาณขาวสาร ดงนนในการสรางสญญาณ AM – DSBSC สามารถสรางไดจากวงจรคณสญญาณดงไดแสดงโครงสรางการทางานของการสรางสญญาณในภาพท 49 และวงจรการสรางสญญาณกยงคงใชไอซคณสญญาณเชนเดยวกบการสรางสญญาณ AM แตจะมการปรบเปลยนวงจรใหมเปนวงจรสรางสญญาณ AM-DSBSC ดงแสดงในภาพท 50

73

mv

cv

DSBSCv

(t)

(t)

ภาพท 49 โครงสรางการทางานของการสรางสญญาณ AM – DSBSC

สญญาณขาวสาร

สญญาณพาห

mv

cv

12

67 8 10

11

14

12สญญาณเอาตพต

AMvMPY634

V12+

V12− ภาพท 50 วงจรสรางสญญาณ AM – DSBSC

2.3.9 การดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC (Double Sideband Demodulation ) : (Simon , 1990 . Henry , Franz , John , 1988 . and Roy , 1997 .)

การดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC เปนกระบวนการทเครองรบวทยดงเอาสญญาณขาวสารทสงมากบสญญาณ AM-DSBSC ออกมา ในการดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC สามารถทาไดหลายวธดวยกน ซงในเนอหาการทดลองฉบบนจะกลาวถงวธการดมอดเลตสญญาณแบบซงโครนส (Synchronous Demodulation) แบบคอสแทกลป (Costas Loop) และแบบสแควรงลป (Squaring Loop) ซงจะกลาวถงตอไป

การดมอดเลตสญญาณแบบซงโครนส (Synchronous Demodulation)

74

การดมอดเลตสญญาณแบบซงโครนสเปนการดมอดเลตสญญาณทใชหลกการคณสญญาณ AM-DSBSC ทเครองรบสามารถรบสญญาณมาไดคณกบสญญาณพาหทเครองรบสรางขนมา แลวจงนาสญญาณผลคณทไดน ไปเขาวงจรกรองผานความถตา (LPF) เพอแยกเอาเฉพราะสญญาณขาวสารทตองการเทานนออกมา ในการดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC เพอใหไดสญญาณขาวสารทไมมการผดเพยนของสญญาณจะตองพจารณาการสรางสญญาณพาหทเครองรบจะตองสรางสญญาณทมเฟสและความถของสญญาณใหตรงกบสญญาณพาหทเครองสงใชในการมอดเลตดวย

วงจรกรองความถตาผาน(LPF)

สญญาณ AM - DSBSC

สญญาณพาห

สญญาณเอาตพต

ภาพท 51 บลอกไดอะแกรมของการดมอดเลตสญญาณ AM - DSBSC จากภาพท 51 สามารถอธบายการดมอดเลตสญญาณ AM – DSBSC ไดโดยใชสมการทางคณตศาสตร ไดดงน เมอสญญาณ AM – DSBSC มคาเทากบ

( ) ( ) ( ) tffcosV

tffcosV

tv mcm

mcm

DSBSC −++= ππ 22

22

(80) และสญญาณพาหเทากบ

( ) tfcosVtv ccc π2= (81)

เมอนาสมการของสญญาณ AM – DSBSC คณกบสญญาณพาห จะได

( ) ( ) ( ) ( )[ ] tfcostffcostffcosVV

tvtv cmcmccm

cDSBSC πππ 2222

2−++=

75

( ) ( )( )( ) ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡−+

+=

tfcostffcos

tfcostffcosVVtvtv

cmc

cmccmcDSBSC ππ

ππ22

22

2

2

(82) จากคณสมบตของ ( ) ( )BAcosBAcosBcosAcos −++=2 ดงนนจะได

( ) ( )( ) ( )( ) ( ⎥

⎦

⎤⎢ )⎣

⎡−−++−+

−++++=

tfffcostfffcos

tfffcostfffcosVVtvtv

cmccmc

cmccmccmcDSBSC ππ

ππ22

22

4

2

( ) ( )( )( ) ( ⎥

⎦

⎤⎢ )⎣

⎡−+−+

++=

tfcostffcos

tfcostffcosVVtvtv

mmc

mmccmcDSBSC ππ

ππ222

222

4

2

(83)

จากคณสมบตของ ( ) ( )AcosAcos =−

( ) ( )( )( ) ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡+−+

++=

tfcostffcos

tfcostffcosVVtvtv

mmc

mmccmcDSBSC ππ

ππ222

222

4

2

( ) ( )( ) ( )

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

−++=

tfcos

tffcostffcosVVtvtv

m

mcmccmcDSBSC π

ππ22

2222

4

2

(84)

จากสมการ (84) จะพบวามเทอมทเปนสญญาณขาวสารอย นนกคอในสวน

ของ tfcosVV

mcm π2

2

2 เพอใหไดเฉพาะในสวนของสญญาณขาวสารออกมา จงสงตอสญญาณทไดดงใน

สมการ (84) ไปยงวงจร LPF เพอตดสญญาณความถสงออกไปใหเหลอแตเฉพาะสวนของสญญาณขาวสาร วงจรทใชในการดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC สรางจากวงจรคณสญญาณตอรวมกบวงจร LPF ดงภาพท 52

76

R R

C

C

สญญาณ AM

สญญาณพาหcv

12

67 8 10

11

14

12MPY634

ov2

3 467

V12+

V12+

V12−

V12−

DSBv

ภาพท 52 วงจรดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC การดมอดเลตสญญาณแบบคอสแทกลป (Costas Loop) การดมอดเลตสญญาณแบบคอสแทกลปนเปนการดมอดเลตสญญาณทใชเฟสลอกลปมาเปนตวตรวจจบสญญาณพาหทปนมากบสญญาณ AM-DSBSC ซงมโครงสรางการทางานของวงจรดงในภาพท 53

VCO LPF

BasebandLPF

-90 phaseshift

( )tvDSBSC

( )tvVCO

( )tv1

( )tv3( )tv4

Demodulatedoutput

BasebandLPF

( )tv2

ภาพท 53 การดมอดเลตสญญาณแบบคอสแทกลป

จากโครงสรางการทางานของการดมอดเลตสญญาณแบบคอสแทกลป จะเหนวาเมอมสญญาณ AM-DSBSC เขามาในวงจรสญญาณจะแยกออกเปน 2 สวนดวยกน สวนแรกจะสงไปยงวงจรคณสญญาณ ซงจะทาการคณกบสญญาณทวงจร VCO สรางขนมา สญญาณ AM-DSBSC อกสวนหนงจะถกสงไปยงวงจรคณสญญาณอกวงจรหนง ซงในวงจรนจะทาการคณกบสญญาณเอาตพต

77

ของวงจร VCO ทเลอนเฟสสญญาณออกไป 90๐ สญญาณทไดจากวงจรคณสญญาณทงสองวงจรนจะสงตอไปยงวงจรกรองความถตาผานเพอดงเอาเฉพาะสวนของสญญาณทมสญญาณขาวสารปนออกมาเทานนซงสามารถอธบายการดมอดเลตสญญาณไดดงสมการตอไปน สญญาณ AM-DSBSC ทรบไดมคาเทากบ

( ) ( ) tcostmAtv cDSBSC c ω= (85)

สญญาณทวงจร VCO สรางขนมามคาเทากบ

( ) ( )cco tcosAtvVCO θω += (86)

ดงนนสญญาณทไดจากวงจรกรองความถตาทง 2 วงจรจะมคาเทากบ

( ) ( )tmcosAAtv eco θ21

1 =

(87)

( ) ( )tmsinAAtv eco θ21

2 = (88)

สญญาณทไดจากวงจรกรองความถตาผานจะเปนสญญาณขาวสารทตองการโดยมขนาดของ

สญญาณขาวสารเทากบ eco cosAA θ21

และ eco sinAA θ21

สญญาณขาวสารทไดทงสองนจะสงตอ

สญญาณไปยงวงจรคณสญญาณ ซงผลคณของสญญาณนมคาเทากบ

( ) ( ) ( ) eco sintmAAtv θ221

21 22

3 = (89)

สญญาณผลคณทไดดงในสมการ (89) นจะสงไปเปนสญญาณควบคมการทางานของวงจร VCO แตจะตองนาไปผานวงจรกรองความถตาผานกอนเพอใหเปนสญญาณไฟตรงมากทสดซงสญญาณทสงไปทวงจร VCO นมคาเทากบ

78

( ) esinKtv θ24 = (90)

ในสวนของวงจร VCO กจะทาการสรางสญญาณเพอสงสญญาณนนไปคณกบสญญาณ AM-DSBSC ทรบเขามาตอไป

การดมอดเลตสญญาณแบบสแควรงลป (Squaring Loop) การดมอดเลตสญญาณแบบนเปนวธการทใชหลกการคณสญญาณ AM-DSBSC ทรบเขามากบสญญาณพาหทสรางขนมาในเครองรบเชนเดยวกบวธการดมอดเลตสญญาณแบบอน แตจะตางกตรงวธการสรางสญญาณพาหขนมานนเอง ซงวธการดมอดเลตสญญาณแบบสแควรงลปจะใชวธการสรางสญญาณพาหจากสญญาณ AM-DSBSC ทรบเขามาดงไดแสดงโครงสรางการทางานในภาพท 54

LPF

Frequencydivider 2÷LimiterSquare-law

deviceBandpass filter

co ff 2=

( )tvDSBSC

( )tv1 ( )tv2 ( )tv3

( )tv4

Demodulatedoutput

ภาพท 54 การดมอดเลตสญญาณแบบสแควรงลป

จากภาพท 54 สญญาณ AM-DSBSC ทรบไดจะแยกออกเปน 2 สวนดวยกน โดยสวนแรกจะสงไปยงวงจรยกกาลงของสญญาณทรบไดใหมคาเปน 2 เทา แลวสงผานสญญาณทไดไปยงวงจรกรองยานความถผาน ซงไดกาหนดคาความถ of ไวทความถเทากบ cf2 สญญาณทไดจากวงจรกรองความถนจะถกจากดขนาดของสญญาณใหมขนาดทเหมาะสมกอนสงตอสญญาณทไดไปยงวงจรหารความถและสญญาณทไดออกมาจากวงจรหารความถนเองจะมคาความถเทากบความถของสญญาณพาหทสงมาจากเครงสงสญญาณ เมอไดสญญาณทมคาความถเทากบสญญาณพาหแลวจงสงสญญาณทไดไปคณกบสญญาณ AM-DSBSC อกสวนทเหลอ นาสญญาณผลคณทไดผานวงจรกรองความถตาผานเพอเอาเฉพาะสวนทเปนสญญาณขาวสารเทานนออกมา จากการทางานของวงจรทกลาวมานสามารถอธบายการทางานไดโดยใชสมการทางคณตศาสตรไดดงน

79

เมอสญญาณ AM-DSBSC ทรบไดมคาดงในสมการท (85) ดงนนสญญาณทไดจากวงจรยกกาลงจะมคาเทากบ

( ) ( ) [ ( ) ]tcostmAtv cc ω2121 22

1 +=

(91) นาสญญาณทไดผานวงจรกรองยานความถผานจะได

( ) ( ) ( )tcostmAtv cc ω221 2

2 =

(92)

สญญาณทไดจากวงจรกรองความถจะถกสงตอไปยงวงจรจากดขนาดของสญญาณซงสญญาณทไดจะมคาเทากบ

( ) ( )tcosAtv co ω23 = (93)

จากสมการท (93) จะเหนวาความถของสญญาณทไดจะมคาเปน 2 เทาของความถพาหทสงมาดงนนจงตองนาสญญาณทไดมาหารความถลงใหมคาความถเทากบความถของสญญาณพาหดงในสมการตอไปน

( ) ( )tcosAtv co ω=4 (94)

สญญาณทไดดงในสมการท (94) จะสงไปยงวงจรคณสญญาณ ซงจะทาการคณกบสญญาณ AM-DSBSC อกสวนทสงมาแลวสงตอสญญาณผลคณไปยงวงจรกรองความถเพอแยกเอาสญญาณขาวสารทตองการออกมาอาจกลาวไดวาวธการดมอดเลตสญญาณแบบนกคอการคณสญญาณ AM-DSBSC ทรบไดกบสญญาณพาหนนเอง

2.3.10 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางดานเดยว : (Simon , 1990 . Henry , Franz , John , 1988 . Kennedy , 1993 . and Roy , 1997 . )

80

จากทไดศกษาถงการมอดเลตเชงขนาดทงแบบ AM ธรรมดา และแบบ DSBSC ไปแลว จะพบวาความกวางของแบนดวดธทไดจากการมอดเลตทง 2 แบบนจะมความกวางเปน 2 เทาของสญญาณขาวสารทนามามอดเลต การมอดเลตทง 2 แบบนจดวาเปนการสนเปลองแบนดวดธในการสงสญญาณขาวสารมากเกนความจาเปน ทงนกเนองมากจากสญญาณทไดจากการมอดเลตทงทความถขางดานตา LSB และความถขางดานสง USB ตางกเปนสญญาณทมความสมบรณของสญญาณขาวสารทตองการสงอยแลว ดงนน หากเราทาการสงสญญาณ AM ทความถ LSB หรอ USB เพยงดานใดดานหนงกสามารถสงสญญาณขาวสารทตองการไดเชนกนและยงมแบนดวดธของสญญาณแคบกวาสองแบบแรก การมอดเลตสญญาณแบบนเรยกวา การมอดเลตเชงขนาดแบบ SSB

จากภาพท 55 สญญาณเอาตพตของการมอดเลตทเกดขนนจะม 2 ความถดวยกน แลวแตวาในกระบวนการมอดเลตตองการสญญาณทความถใดออกมาเทานน สญญาณ AM – SSB นกไดมาจากการมอดเลตแบบ DSBSC หากพจารณาสญญาณ ( )tvSSB ในโดเมนของความถแลวจะพบวามแตความถของสญญาณแถบขางเพยงดานใดดานหนงเทานน โดยมขนาดของสญญาณเทากบ 2/VV mc ดงภาพท 56

t

ก) สญญาณขาวสาร

t

ข) สญญาณพาห

81

t

ค) สญญาณความถขางดานตา(LSB)

t

ง) สญญาณความถขางดานสง(USB)

ภาพท 55 สญญาณมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางดานเดยว (AM-SSB)

cfความถ (Hz)

แอม

ปลจด

(V)

mc ff +

2mcVV

ก) สเปคตรมของ AM – SSB ทความถ USB

82

cfmc ff −

2mcVV

ความถ (Hz)

แอม

ปลจด

(V)

ข) สเปคตรมของ AM – SSB ทความถ LSB

ภาพท 56 สเปคตรมของสญญาณ AM – SSB

หากเปรยบเทยบสญญาณ AM – SSB กบ AM – DSBSC พบวาสญญาณ AM – SSB จะมแบนดวดธเปน ½ เทาของสญญาณ AM – DSBSC และหากพจารณาทสเปคตรมความถจะพบวา AM – SSB จะมสเปคตรมความถเดยวเทานน เชนเดยวกบกาลงงานทใชในการสงสญญาณ AM – SSB จะใชสงสญญาณเพยงไซดแบนดเดยวเทานน จงมคาเปน 0.5 เทาของการสงสญญาณ AM – DSBSC ดงสมการตอไปน

DSBSCSSB PP21

=

( )

RVV

P mcSSB 8

2=

(95) การสรางสญญาณ AM – SSB

83

การสรางสญญาณ AM – SSB มวธการสรางสญญาณอยหลายวธดวยกน แตในใบงานฉบบนจะกลาวถงการสรางสญญาณ AM – SSB จากสญญาณ AM – DSBSC ซงเปนการสรางสญญาณแบบใชวงจร กรองความถ และอกวธการหนงคอการสรางสญญาณแบบเลอนเฟสสญญาณ โดยมรายละเอยดในการสรางสญญาณดงน การสรางสญญาณ AM-SSB แบบใชวงจรกรองความถ (Filter Method) ในการสรางสญญาณ AM – SSB สามารถสรางไดหลายวธดวยกน วธการสรางสญญาณ AM – SSB จากวงจรสรางสญญาณ AM – DSBSC รวมกบวงจรกรองความถกเปนวธการหนงทสามารถสรางไดงาย โดยวงจรกรองความถจะทาหนาทเปนตวเลอกสงสญญาณวาจะทาการสงสญญาณดานใดออกไป ดงไดแสดงการสรางสญญาณ AM – SSB จากโครงสรางการสรางสญญาณดงภาพท 57

วงจรกรองยานความถผาน(BPF)

สญญาณพาห

สญญาณขาวสาร สญญาณพาห AM-SSB

ภาพท 57 การสรางสญญาณ AM – SSB แบบใชวงจรกรองความถ

จากภาพท 57 เปนการสรางสญญาณ AM – SSB แบบใชวงจรกรองความถ ซงสามารถอธบายการสรางสญญาณโดยใชสมการทางคณตศาสตรไดดงน เมอสญญาณ AM – DSBSC เทากบ

( ) ( ) ( tffcosVV

tffcosVV

tv mcmc

mcmc

DSBSC −++= ππ 22

22

)

(96) สญญาณ AM – DSBSC กคอ สญญาณความถขางของ AM – SSB เทากบ สญญาณความถทความถ USB จะได

84

( ) ( tffcosVV

tv mcmc

SSB += π22

)

(97)

หรอ หากเลอกความถ LSB จะได

( ) ( tffcosVV

tv mcmc

SSB −= π22

)

(98)

จากโครงสรางการสรางสญญาณและสมการทางคณตศาสตรจะเหนวาสญญาณ AM – SSB นนไดมาจากการคณกนของสญญาณขาวสารกบสญญาณพาห แลวจงนาสญญาณผลคณทไดไปผานวงจรกรองความถเพอเลอกเอายานความถทตองการออกมา ดงนนในวงจรการสรางสญญาณ AM – SSB จงประกอบไปดวยวงจรคณสญญาณและวงจรกรองความถดงแสดงในภาพท 58

สญญาณขาวสาร

สญญาณพาห

mv

cv

12

67 8 10

11

14

12MPY634

C

C

2R

1R

rRSSBv

V12+

V12+

V12−

V12−

ภาพท 58 วงจรสรางสญญาณ AM – SSB

การสรางสญญาณ AM-SSB แบบเลอนเฟสสญญาณ (Phasing Method) การสรางสญญาณ SSB แบบเลอนเฟสสญญาณเปนอกวธการสรางสญญาณทใชหลกของการคณ

สญญาณขาวสารกบสญญาณพาหเชนเดยวกนกบการสรางสญญาณแบบใชวงจรกรองความถดงทกลาวมาแลวขางตน ในการสรางสญญาณ SSB แบบเลอนเฟสสญญาณนนใชคณสมบตของวงจรเลอนเฟสสญญาณรวมกบวงจรคณสญญาณมาเปนตวเลอกไซแบนดของสญญาณ AM ทจะสงออกไปโดยมโครงสรางการทางานของวงจรสรางสญญาณดงในภาพท 59

85

( )tvm

( )tcosA cc ω

-90 phaseshift

( )tvc -90 phaseshift

( )tv m∧

( )tsinA cc ω

+

∓

( )tv1

( )tv2

( )tvSSB

ภาพท 59 โครงสรางการทางานของวงจรสรางสญญาณแบบเลอนเฟสสญญาณ

จากภาพท 59 สญญาณขาวสารทเขามามอดเลตจะถกแยกออกเปน 2 สวนดวยกน โดยสญญาณขาวสารสวนแรกจะสงไปยงวงจรคณซงจะทาการคณกบสญญาณพาหโดยตรง และสญญาณขาวสารสวนทสองนนจะสงไปยงวงจรเลอนเฟสสญญาณ ทวงจรเลอนเฟสสญญาณนจะทาการเลอนเฟสของสญญาณไป 90๐ แลวจงสงตอสญญาณขาวสารทเลอนเฟสสญญาณไปคณกบสญญาณพาหทถกเลอนเฟสสญญาณเชนเดยวกน จากวงจรคณสญญาณทงสองจะสงตอสญญาณผลคณทไดไปยงวงจรรวมสญญาณ ทวงจรรวมสญญาณนจะเปนวงจรทกาหนดไซแบนดของสญญาณวาจะสงสญญาณดาน USB หรอ LSB ออกไป จากกระบวนการทางานของวงจรสรางสญญาณทกลาวมานสามารถอธบายการสรางสญญาณดวยสมการทางคณตศาสตรไดดงน สญญาณทไดจากวงจรคณสญญาณทงสองจะเทากบ

( ) ( ) ( )tvtcosAtv mcc ω=1 (99)

และ

( ) ( ) ( )tvtsinAtv mcc∧

= ω2 (100)

เมอ

( )tvm คอ สญญาณขาวสารทเขามามอดเลต

( )tv m∧

คอ สญญาณขาวสารทเลอนเฟสออกไป 90๐

86

( )tcosA cc ω คอ สญญาณพาหทใชในการมอดเลต

นาสญญาณผลคณทงสองทไดมาเขาวงจรรวมสญญาณจะไดสญญาณเอาตพตของวงจร ซงกคอสญญาณ AM–SSB นนเอง โดยสญญาณทไดจะมคาดงสมการตอไปน

( ) [ ( ) ( ) ( ) ( ) ]tvtsintvtcosAtv mcmccSSB

∧±= ωω

(101) จากสมการท (101) เมอพจารณาจะไดสญญาณ AM-SSB ดาน LSB และสญญาณดาน USB ทมคาดงสมการตอไปน

( ) [ ( ) ( ) ( ) ( ) ]tvtsintvtcosAtv mcmccLSB

∧+= ωω

(102)

( ) [ ( ) ( ) ( ) ( ) ]tvtsintvtcosAtv mcmccUSB

∧−= ωω

(103)

ในการสงสญญาณ SSB จงจดไดวาเปนการสงสญญาณทมประสทธภาพในดานการใชกาลงในการสงสญญาณนอยและการใชแบนดวดธแคบ แตการสงสญญาณแบบ SSB จะมความยงยากในการสรางเครองสงและเครองรบสญญาณ และในการสงสญญาณแบบ SSB ยงมขอจากดตรงทไมสามารถสงสวนประกอบของสญญาณทเปนสญญาณไฟตรงได เนองจากสญญาณทสงออกไปไมมไซดแบนดของอกดานหนงไปดวย จากปญหาการสงสญญาณ SSB นไมสามารถสงสวนประกอบของสญญาณทเปนไฟตรงไปได จงมการแกปญหานโดยการสงสญญาณอกรปแบบหนง คอ การสงสญญาณทมอดเลตแบบ VSB การมอดเลตเชงขนาดแบบ VSB (Vestigial Sideband Modulation:VSB) การมอดเลตแบบ VSB เปนการมอดเลตทรวมเอาขอดของการมอดเลตแบบ DSB และการมอดเลตแบบ SSB มารวมกน โดยจะทาการสงสญญาณทมไซดแบนดดานใดดานหนง (Upper

87

หรอ Lower) ออกไปทงหมดและจะสงไซดแบนดอกดานทเหลอสงออกไปเพยงบางสวนเทานน สามารถหาแบนดวดธของสญญาณไดดงสมการ

vm ffBW += (104)

เมอ mf คอ ความถของสญญาณขาวสาร vf คอ คาความกวางของความถทอยในไซดแบนดดานทตองการสงออกเพยง

บางสวน การสงสญญาณแบบนจะมแบนดวดธทกวางกวาการสงสญญาณแบบ SSB การสงสญญาณ

แบบนกเพอใหสามารถสงผานสญญาณทมสวนประกอบของไฟตรงและความถตาไดดขน การมอดเลตแบบ VSB นมกนยมใชกนในการสงสญญาณภาพในระบบ TV สญญาณโทรสารและสญญาณขอมลตาง ๆ การสรางสญญาณ AM-VSB จากคณสมบตของสญญาณ AM-VSB จะเหนวาเปนสญญาณทมใกลเคยงกนกบสญญาณ AM-SSB และในการสรางสญญาณ AM-VSB มวธการสรางสญญาณทเหมอนกนกบการสรางสญญาณ AM-SSB โดยมการสรางสญญาญแบบใชวงจรกรองความถและการสรางสญญาณแบบเลอนเฟสสญญาณ การสรางสญญาณ AM-VSB แบบใชวงจรกรองความถ

การสรางสญญาณ AM-VSB แบบใชวงจรกรองความถเปนการสรางสญญาณทเรมจากการสรางสญญาณ AM-DSBSC กอนแลวสงสญญาณทไดไปยงวงจรกรองความถ ซงจะทาหนาทตดสญญาณในสวนของไซดแบนดทไมตองการออกไปดงแสดงการสรางสญญาณ AM-VSB ในภาพท 60

88

VSBFilter

สญญาณพาห

สญญาณขาวสาร สญญาณ AM-VSB

ภาพท 60 การสรางสญญาณ AM-VSB แบบใชวงจรกรองความถ จากภาพท 60 เปนการสรางสญญาณ AM-VSB ทประกอบดวยวงจรคณสญญาณและวงจรกรองความถ ซงในการทางานของวงจรนนจะเหมอนกบการสรางสญญาณ AM-SSB แบบใชวงจรกรองความถ โดยจะนาสญญาณขาวสารทตองการจะสงออกไปคณกบสญญาณพาห ซงสญญาณผลคณทไดนเปนสญญาณ AM-DSBSC แลวจงนาสญญาณผลคณทไดสงตอไปยงวงจรกรองความถ ทวงจรกรองความถนจะทาหนาทกรองสญญาณความถทอยในชวงความถทอยในชวงไซดแบนดดานทตองการสงผานทงหมดและสญญาณอกบางสวนทอยในไซดแบนดอกดานหนงทเหลอ สญญาณทเอาตพตของวงจรนจงเปนสญญาณ AM-VSB ทตองการ การสรางสญญาณ AM-VSB แบบเลอนเฟสสญญาณ การสรางสญญาณ AM-VSB แบบเลอนเฟสสญญาณนจะมวธการสรางสญญาณทเหมอนกบการสรางสญญาณ AM-SSB แบบเลอนเฟสสญญาณจะตางกนกตรงวงจรเลอนเฟสสญญาณจะนาเอาคณสมบตของวงจรกรองความถมาเกยวของดวย ดงไดแสดงโครงสรางการสรางสญญาณในภาพท 61

จากการสรางสญญาณ AM-VSB และการสรางสญญาณ AM-SSB จะมลกษณะทใกลเคยงกนมาก ในทางปฏบตสญญาณทไดจากการมอดเลตทงสองแบบนหากพจารณาในโดเมนของคาบเวลาแลวจะพบวารปสญญาณทไดมลกษณะของสญญาณเหมอนกนมาก เราจะสามารถเหนความแตกตางของการมอดเลตทงสองแบบนไดชดเจนในโดเมนของความถ ดงในภาพท 62 เปนสเปคตรมความถของสญญาณ AM-VSB

89

( )tvm

( )tcosA cc ω

Filter

( )tvc -90 phaseshift

( )tv m∧

( )tsinA cc ω

+

∓

( )tv1

( )tv2

( )tvSSB

( )fH v

ภาพท 61 โครงสรางการทางานของวงจรสรางสญญาณแบบเลอนเฟสสญญาณ

cfความถ (Hz)

แอม

ปลจด

(V)

mc ff +vf

BW

mc ff −

ภาพท 62 สเปคตรมความถของสญญาณ AM- VSB 2.3.11 การดมอดเลตสญญาณ AM – SSB (Single Sideband

Demodulation) : (Simon , 1990 . Kennedy , 1993 . and Roy , 1997) การดมอดเลตสญญาณ AM – SSB นนสามารถทาไดเชนเดยวกนกบการดมอดเลตสญญาณ AM – DSBSC แบบซงโคนสนนกคอ การคณสญญาณพาหเขากบสญญาณ AM – SSB ทรบเขามา ซงสามารถอธบายกระบวนการคณสญญาณไดดงสมการตอไปน สญญาณ AM – SSB เทากบ

90

( ) tffcosVV

v mccm

SSB += π22

(105) สญญาณพาหเทากบ

tfcosVv ccc π2= (106)

ผลคณของสญญาณ AM – SSB กบสญญาณพาหเทากบ

( ) tfcostffcosVV

v cmccm

SSB ππ 222

2+=

(107) จากคณสมบต ( ) ( )BAcosBAcosBcosAcos −++=2 ดงนนจะได

( ) ( ) ( )[ ]tfcostffcosVV

tvtv mmccm

cSSB ππ 2224

2++=

( ) ( ) ( ) tfcosVV

tffcosVV

tvtv mcm

mccm

cSSB ππ 24

224

22++=

(108) จากสมการ (108) ผลคณของสญญาณ AM – SSB กบสญญาณพาหจะประกอบดวยสวน

ของสญญาณขาวสาร tfcosVV

mcm π2

4

2 กบสวนประกอบทเปนสญญาณความถสง ซงเราสามารถกาจด

สวนทเปนสญญาณความถสงนไปไดโดยใชวงจร LPF เพอกรองเอาแตเฉพาะสญญาณขาวสารเทานนดงแสดงในภาพท 63 และภาพท 64

วงจรกรองความถตาผาน(LPF)

สญญาณ AM - SSB

สญญาณพาห

สญญาณเอาตพต

91

ภาพท 63 โครงสรางการดมอดเลตสญญาณ AM – SSB

R R

C

C

สญญาณ AM-SSB

สญญาณพาหcv

12

67 8 10

11

14

12MPY634

ov2

3 467

V12+

V12+

V12−

V12−

ภาพท 64 วงจรดมอดเลตสญญาณ AM – SSB

การดมอดเลตสญญาณ AM – VSB

การดมอดเลตสญญาณ AM–VSB เปนกระบวนการแยกเอาสญญาณขาวสารออกมาเชนเดยวกนกบการดมอดเลตสญญาณ AM-DSB และ SSB ดงนนการดมอดเลตสญญาณ AM-VSB กสามารถทาไดโดยใชวธการดมอดเลตสญญาณแบบเดยวกนนนกคอ การคณสญญาณพาหเขากบสญญาณ AM – VSB ทรบได เพอทาการแยกสญญาณขาวสารออกจากสญญาณความถสง จากนนใชวงจร LPF ดงเอาสวนทเปนสญญาณขาวสารออกมา ดงไดแสดงในภาพท 65

สญญาณ AM - VSB

สญญาณพาห

สญญาณเอาตพตวงจรกรองความถ( )fH v

ภาพท 65 บลอกไดอะแกรมการดมอดเลตสญญาณ AM - VSB วงจรดมอดเลตสญญาณ AM – VSB ในสวนของวงจรกรองความถนนจะตองมคณสมบตในการกรองความถเหมอนกบคณสมบตของวงจรกรองความถทใชในวงจรมอดเลต ทงนกเพอใหไดคณสมบตของสญญาณทอยในยานความถในไซดแบนดทสงมาทงหมด

92

2.3.12 การมอดเลตเชงความถ (Frequency Modulation : FM) : (Kennedy , 1993 . Gary , 1998 . and Paul , 1990 .)

t

v+

v−0

( ก ) สญญาณขาวสาร

t

v+

v−0

( ข ) สญญาณ FM

tδ

f+

f−

cf

(ค) การเบยงเบนความถทเกดจากการมอดเลต

ภาพท 66 การมอดเลตเชงความถ

การมอดเลตเชงความถ (FM) เปนกระบวนการฝากสงสญญาณขาวสารไปกบสญญาณพาห ซงกระบวนการในการมอดเลตเชงความถจะเปนสญญาณพาหทมแอมปลจดคงทแตจะมการเปลยนแปลงความถของสญญาณตามการเปลยนแปลงแอมปลจดของสญญาณขาวสารทเขามามอดเลต โดยทความถของสญญาณพาหจะมการเบยงเบนไปจากความถของสญญาณพาหเดม ดงแสดงการเบยงเบนของสญญาณ FM ในภาพท 66

สญญาณ FM เปนสญญาณทมการเบยงเบนของความถตามแอมปลจดของสญญาณขาวสาร ดงนนจงสามารถทจะหาคาความถชวขณะของสญญาณไดจาก

93

( ) ( )tcosVkftf mmfcFM ω+= 1

(109)

เมอ cf คอ ความถของสญญาณพาห

fk คอ ความไวของการมอดเลต(Hz/V) tcosV mm ω คอ สญญาณขาวสารทเขามามอดเลต

จากสมการท (109) เนองจากสมการในเทอมของ มคาเบยงเบนสงสดไดเทากบ

เทานน ฉะนนความถของสญญาณ FM สามารถหาคาความถเบยงเบนสงสดไดเทากบ tcos mω

1±

( ) ( )mfcFM Vkftf ±= 1 (110)

เราจะไดคาเบยงเบนความถของสญญาณ FM ไปจากสญญาณพาหเทากบ cm fkV± จะได

คาเบยงเบนความถสงสด ( )δ เทากบ

cm fkV=δ (111)

การมอดเลตแบบ FM เปนการมอดเลตทนาสญญาณขาวสารมาเปลยนแปลงมมของสญญาณพาห

ซงทาใหมมของสญญาณพาหมการเปลยนแปลงไปตามเวลา โดยสามารถเขยนเปนสมการการมอดเลตไดดงน

( ) θsinVtv cFM = (112)

เมอสญญาณพาหทใชในการมอดเลตมคาเทากบ tc ccosV ω ดงนน θ ในสมการท (112) ก

คอคามมของสญญาณพาหทเกดขนจากการมอดเลตแบบ FM ทมการเปลยนแปลงตามเวลา สามารถหาคาไดจาก

∫= dtωθ

( )∫ += dttcoskV mmc ωω 1

94

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

m

mmc

tsinkVt

ω

ωωθ

m

mcmc f

tsinfkVt

ωωθ +=

(113)

แทนคาสมการ (111) ลงในสมการ (113) จะได

tsinf

t mm

c ωδ

ωθ +=

(114)

ดงนนสมการการมอดเลตแบบ FM จะมคาเทากบ

( ) ⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛+= tsin

ftsinVtv m

mccFM ω

δω

(115) ดชนการมอดเลต

ดชนการมอดเลตของสญญาณ FM (Modulation Index: fm ) เปนอตราสวนของคาเบยงเบนความถสงสดตอความถของสญญาณขาวสาร สามารถหาคาไดจากสมการ

mf f

m δ=

(116)

เมอ cm fkV=δ จากสมการ (116) หากพจารณาดานความถของสญญาณจะพบวาคาดชนการมอดเลตเปนอตราสวนระหวางความถของสญญาณพาหกบสญญาณขาวสารนนเอง เมอแทนคาดชนการมอดเลตลงในสมการของสญญาณFM จะได สมการของสญญาณดงน

95

( ) ( )tsinmtsinVtv mfccFM ωω +=

(117)

การวเคราะหสญญาณ FM จากสมการของสญญาณ FM สมการ (117) หากวเคราะหสญญาณในรปของอนกรมฟเรยรโดยใชคณสมบตของ เบสเซลฟงกชน (Bessel Functions) จะไดการกระจายตวของสญญาณ FM ดงสมการตอไปน

( ) ( )tsinmtsinAtv mfcFM ωω += ( ) ( ){ tsinmJAtv cfFM ω0=

( ) ( ) ( )[ ]tsintsinmJ mcmcf ωωωω −−++ 1 ( ) ( ) ( )[ ]tsintsinmJ mcmcf ωωωω 222 −+++ ( ) ( ) ( )[ ] }___tsintsinmJ mcmcf ωωωω 333 −−++

(118) จากสมการอนกรมฟเรยรของสญญาณ FM พบวามสเปกตรมของสญญาณกระจายตวอยในชวง

ความถ mc nff ± โดยจะมขนาดของสญญาณเทากบ ( )fn mJ สามารถหาคาไดจากสมการ (119) หรอจากตารางท 1

( ) ( )( )

( )( )

( )( ) ⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+

+−

++

+−⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛= ...

!n!

/m

!n!

/m

!n!

/m

!n

mmJ ffff

fn 13

2

22

2

11

212

6422

(119) จากคณสมบตของ ( )fn mJ ทาใหทราบถงรปแบบการกระจายตวของสญญาณ FM สามารถ

นามาเขยนเปนกราฟไดดงภาพท 68 และจากตารางความสมพนธการกระจายตวสเปคตรมความถจะขนอยกบคาดชนการมอดเลต ซงหากมคานอยกจะมจานวนการกระจายตวของสเปคตรมทแคบ แตหากมคามากการกระจายตวสเปคตรมกจะกวางขนตามไปดวย

96

ภาพท 67 การเปลยนแปลงคาความถของสญญาณ FM ตามคณสมบตของเบสเซลฟงกชน

ตารางท 1 ตารางความสมพนธของเบสเซลฟงกชน

-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0.01 0.12

0.00 0.25 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.010.012.015.0

1.00 0.98 0.94 0.77 0.51 0.22 -0.05 -0.26 -0.40 -0.18 0.15 0.30 0.17 -0.09 -0.25 0.05 -0.01

-- 0.12 0.24 0.44 0.56 0.58 0.50 0.34 -0.07 -0.33 -0.28 0.00 0.23 0.24 0.04 -0.22 0.21

-- -- 0.03 0.11 0.23 0.35 0.45 0.49 0.36 0.05 -0.24 -0.30 -0.11 0.14 0.25 -0.08 0.04

-- -- -- -- -- -- -- 0.01 0.05 0.13 0.25 0.34 0.34 0.20 -0.01 -0.24 0.21

-- -- -- -- -- -- 0.02 0.04 0.13 0.26 0.36 0.35 0.19 -0.06 -0.23 -0.07 0.13

-- -- -- -- 0.01 0.03 0.07 0.13 0.28 0.39 0.36 0.16 -0.10 -0.27 -0.22 0.18 -0.12

-- -- -- 0.02 0.06 0.13 0.22 0.31 0.43 0.36 0.11 -0.17 -0.29 -0.18 0.06 0.20 -0.19

-- -- -- -- -- -- -- -- -- 0.02 0.06 0.13 0.22 0.30 0.31 0.05 -0.17

-- -- -- -- -- -- -- -- 0.02 0.05 0.13 0.23 0.32 0.33 0.22 -0.17 0.03

-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0.02 0.06 0.13 0.21 0.29 0.23 -0.22

-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0.02 0.06 0.12 0.20 0.30 -0.09

-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0.03 0.06 0.12 0.27 0.10

-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0.03 0.06 0.20 0.24

-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0.01 0.03 0.12 0.28

-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0.01 0.07 0.25

-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0.03 0.18

x)m( f 0J 16J15J14J13J12J11J10J9J8J7J6J5J4J3J2J1J

Orderorn

97

fcf

250.m f =

mod)un(V. c120

mod)un(V. c980

fcf

01.m f =

mod)un(Vc

0303 .J =1102 .J =

4401 .J =

7700 .J =

fcf

51.m f =

mod)un(Vc

3J2J

4J

0J 1J

fcf

02.m f =

mod)un(Vc

f

03.m f =

mod)un(Vc

26.−34.

49.31.

13.04. 01.f

cf

52.m f =

mod)un(Vc

ภาพท 68 การกระจายตวของสเปคตรมความถของสญาณ FM จากตารางความสมพนธของเบสเซลฟงกชนหากดชนการมอดเลตมคาเพมแอมปลจดของสเปคตรม

แตละความถจะลดลงหากพจารณาดานกาลงงานของการมอดเลตแบบ FM กาลงงานของสญญาณ FM จะมคาเทากบกาลงงานของสญญาณพาหกอนการมอดเลต ( ) ซงกาลงงานรวมของสญญาณ FM นนจะมคาเทากบผลรวมกาลงงานของแตละความถทเกดขนจากการมอดเลต ดงจะหาไดจาก

cP

[ ] cT P___JJJJP ++++= 2

322

21

20

(120)

98

แบนดวดธของสญญาณ FM เนองจากสญญาณ FM เปนสญญาณทมการกระจายตวของความถแถบขางเปนจานวนมาก จาก

ขอสงเกตทไดจากตารางท 1 จะเหนวาท ( )fn mJ จะมคาเลกลงมากเมอ n มคามากกวา fm+1และหากนามาแทนคาในสมการ (120) จะพบวากาลงงานสวนใหญของการมอดเลตจะอยในชวงความถทม fmn +≤ 1 ซงเปนชวงความถทมกาลงมากถง 98% ของกาลงงานทงหมด จากหลกการนจงใชเปนตวกาหนดแบนดวดธของสญญาณ FM ซงเรยกการกาหนดแบนดวดธแบบนวา กฎของคารสน (Carson’s Rule) สามารถเขยนเปนสมการดงน

( ) mf fmBW 12 +=

หรอ ( )mfBW += δ2

(121) แบนดวดธของสญญาณ FM โดยทวไปจะถกกาหนดจากหนวยงานราชการ ซงเปนการกาหนด

อตราการเบยงเบนความถสงสดและความถขาวสารสงสด เนองจากทงสองตวแปรนมผลตอแบนดวดธทาใหสามารถแบงสญญาณ FM ออกเปน 2 แบบ คอ แบบแรกเปนสญญาณ FM แบนดแคบ (Narrowband FM NBFM) ซงเปนสญญาณทใชในระบบสอสารสญญาณเสยง (Voice communication) มแบนดวดธประมาณ 15 และสญญาณ FM แบบทสองเปนสญญาณ FM แบนดกวาง (Wideband FM,WBFM) โดยสญญาณ FM แบบนมเเบนดวดธประมาณ

ซงใชในการกระจายเสยงวทย FM เเละ โทรทศยานดาวเทยม (Settellite televistion) ซงมเเบนดวดธประมาณ

kHz

200kHz

36MHz จากความแตกตางของแบนดวดธของสญญาณ FM ทงสองแลวจะพบวาสญญาณ NBFM เปนสญญาณ FM ทมดชนการมอดเลตทนอยกวาดชนการมอดเลตของสญญาณ WBFM

การสรางสญญาณ FM การมอดเลตแบบ FM คอการเปลยนแปลงความถของสญญาณพาห ทเปนสดสวนโดยตรงกบสญญาณขาวสารทเขามามอดเลต ดงนนในการสรางสญญาณ FM กคอการกาเนดสญญาณพาหทมการเบยงเบนความถของสญญาณเนองมาจากการเปลยนแปลงแอมปลจดของสญญาณขาวสารทเขามามอดเลต

99

การสรางสญญาณ FM นนสามารถแบงไดเปน 2 วธดวยกน คอ การสรางสญญาณ FM แบบทางตรง (Direct FM Modulators) และการสรางสญญาณ FM แบบทางออม (Indirect FM Modulators) โดยมรายละเอยดในการมอดเลตดงน การสรางสญญาณ FM แบบทางตรง (Direct FM Modulators) การมอดเลตสญญาณ FM แบบทางตรงเปนการเปลยนแปลงความถของสญญาณพาหทสรางขนมาโดยความถของสญญาณนนจะมการเบยงเบนตามแอมปลจดของสญญาณขาวสารทเขามามอดเลตดงไดแสดงโครงสรางการมอดเลตสญญาณในภาพท 69

mC L LCOscillator FMvmv

ภาพท 69 โครงสรางการมอดเลตสญญาณ FM แบบทางตรง (Direct FM Modulators) จากภาพท 69 โครงสรางของการมอดเลตสญญาณประกอบดวย สวนของวงจรททาหนาทรบสญญาณขาวสารซงในวงจรตวอยางนประกอบดวย mC และ โดย L mC จะมการเปลยนแปลงคาความจตามแอมปลจดของสญญาณขาวสารทเขามา และสวนประกอบของการมอดเลตสญญาณสวนทสอง กคอ สวนของวงจรผลตสญญาณพาหในวงจรตวอยางจะใชวงจรกาเนดสญญาณแบบ LC ซงจะกาเนดสญญาณพาหทมความถคงท เมอมสญญาณขาวสารเขามาทวงจรรบสญญาณ mC จะเปลยนแปลงคาความจเนองมาจากสญญาณขาวสารทเขามาสงผลใหความถเรโซแนนทของวงจรรบสญญาณมการเปลยนแปลงไปดวย คาความถทไดจากวงจรรบสญญาณนเองทเปนตวทาหนาทเบยงเบนความถของสญญาณพาหทสรางขน นนจงทาใหสญญาณพาหทสรางขนมามการเบยงเบนความถตามแอมปลจดของสญญาณขาวสารทเขวมา การมอดเลตสญญาณ FM แบบทางตรงทรจกกนทวไปไดแก การมอดเลตสญญาณแบบวาแรกเตอรไดโอด (Varactor diode modulator) การมอดเลตแบบเปลยนแปลงคาความตานทาน

100

ในวงจร (FM reactance modulator) และการมอดเลตสญญาณโดยใชวงจรรวมหรอการมอดเลตสญญาณโดยใชไอซสาเรจรป สวนใหญจะเปนการมอดเลตสญญาณดวยวงจร VCO ในบทนจะกลาวถงการมอดเลตสญญาณ FM ดวยวงจร VCO เพยงอยางเดยวเทานน โดยมเนอหาดงน

การกาเนดสญญาณ FM ดวยวงจร VCO ในการสรางสญญาณ FM ดวยวงจร VCO เปนการสรางสญญาณโดยใชแรงดนของสญญาณทอนพตเปนตวสงใหวงจร VCO สรางสญญาณความถขนมา ซงความถทสรางขนมานจะมการเปลยนแปลงคาความถตามขนาดของสญญาณทอนพต การสรางสญญาณ FM ดวยวงจร VCOโดยใชไอซเบอร ICL 8038 ของบรษท Intersil ซงเปนการสรางสญญาณโดยใชแรงดนของสญญาณทอนพตไปควบคมการทางานของวงจรออสซลเลเตอรทควบคมดวยแรงดน VCO ใหสรางสญญาณความถขนมา ไอซเบอร ICL 8038 นเปนไอซผลตสญญาณทสามารถสรางสญญาณได 3 รปแบบ คอสญญาณซายน สามเหลยม และสญญาณสเหลยม

ICL 80382

12

9

1110

6547

8

RR RL

100kC

V- OR GND

V+

3

ภาพท 70 วงจรสรางสญญาณ

101

การตอใชงาน ICL 8038 เปนวงจรสรางสญญาณนนจะตองมการตออปกรณภายนอกใหกบตวไอซดงแสดงในภาพท 70 ซงคาความตานทานและตวเกบประจในวงจรนนจะทาหนาทเปนตวกาหนดความถของสญญาณทสรางขน สามารถหาคาความถทสรางขนไดดงสมาการตอไปน

RC.

f330

=

(122)

ในการนา ICL 8038 ไปใชงานในการสรางสญญาณ FM ไดโดยการปรบเปลยนวงจรสรางสญญาณดงภาพท 84 เปนวงจรสรางสญญาณ FM ไดดงวงจรดงภาพท 71

ICL 80382

12

9

1110

6547

8

R R RL

R310k

C1

100kC

V- OR GND

V+

สญญาณขาวสาร

สญญาณFM

ภาพท 71 วงจรสรางสญญาณ FM

จากวงจรสรางสญญาณ FM ในภาพท 71 นนสญญาณทไดจะเปนสญญาณทมการเปลยนแปลงความถของสญญาณพาหสงสดทตาแหนงของสญญาณขาวสารมแอมปลจดมคาตาทสด และชวงความถของสญญาณพาหทมการเปลยนแปลงของความถตาสดจะตรงกบแอมปลจดของสญญาณขาวสารมคาสงสด ซงคณสมบตดงกลาวมานตรงกนขามกบสญญาณ FM ดงนนในการทดลองเราจงทาการกลบเฟสของสญญาณขาวสารไป 180๐ กอนทจะปอนใหกบวงจรในภาพท 71 สญญาณทไดจะม

102

คณสมบตเปนสญญาณ FM ทกประการ คอมการเบยงเบนคาความถสงสดเมอสญญาณขาวสารทเขามามอดเลตมแอมปลจดสงสดและมการเบยงเบนคาความถตาสดทแอมปลจดของสญญาณขาวสารมคานอยทสด

การสรางสญญาณ FM แบบทางออม (Indirect FM Modulators) การมอดเลตสญญาณแบบทางออมเปนการมอดเลตสญญาณเชงมมทความถของสญญาณพาหมการเบยงเบนไปเนองจากสญญาณขาวสารทเขามามอดเลต การมอดเลตแบบทางออมนไดแกการมอดเลตสญญาณแบบ PM นนเอง ซงมการเบยงเบนความถของสญญาณพาหตามการเปลยนแปลงเฟสของสญญาณขาวสาร โดยจะไดกลาวถงการทางานของวงจรมอดเลตสญญาณแบบ PM

2.3.13 การดมอดเลตสญญาณ FM (Frequency Demodulation) : (John , 1992 . and

Paul , 1990 .)

การดมอดเลตสญญาณ FM คอการคนรปของสญญาณขาวสารทสงมากบสญญาณ FM ซงสามารถทาการดมอดเลตสญญาณ FM ไดหลายวธดวยกน ไดแก การดมอดเลตแบบสโลปดเทคเตอร (Slop Detector) แบบดบเบลจนดดเทคเตอร (Double – Tuned Detector) เรโชดเทคเตอร (Ratio Detector) การดมอดเลตสญญาณโดยใชวงจรเฟสลอกลป (Phase – Locked Loop: PLL) เปนตน การดมอดเลตสญญาณแบบสโลปดเทคเตอร แบบดบเบลจนดดเทคเตอรและแบบเรโชดเทคเตอร จดวาเปนการดมอดเลตสญญาณทมหลกการทางานเดยวกน คอการเปลยนสญญาณ FM ทรบเขามาเปนสญญาณ AM กอนแลวจงทาการดมอดเลตสญญาณโดยใชวธการจบกรอบสญญาณ ซงการดมอดเลตสญญาณแบบนเรยกวา “การดมอดเลตสญญาณ FM แบบจนดความถ (Tuned-Circuit Frequency Discriminators)” การดมอดเลตสญญาณแบบนจะประกอบดวยสวนของวงจรจนดความถ ซงจะใชคณสมบตของวงจรเรโซแนนทเปนตวเลอกรบสญญาณและแปลงสญญาณ FM เปนสญญาณ AM จากนนจะสงตอสญญาณ AM ทไดไปยงวงจรดมอดเลตสญญาณแบบจบกรอบสญญาณซงสญญาณทไดจะเปนสญญาณขาวสารทตองการ

การดมอดเลตสญญาณโดยใชวงจรเฟสลอกลปเปนการดมอดเลตสญญาณทนยมใชกนโดยทวไปเนองมาจากอยในรปของไอซทสะดวกในการใชงาน และในการทดลองในสวนนกไดเลอกใชการดมอดเลตแบบนดวยเชนกน ดงนนจงไดกลาวไวในเนอหาของการทดลองไวดงน

103

การดมอดเลตสญญาณ FM โดยใชวงจรเฟสลอกลป

กรองความถตาผาน(LPF)

วงจรเปรยบเทยบเฟส

วงจรกาเนดความถควบคมดวยแรงดน(VCO)

อนพตเอาตพต

ภาพท 72 โครงสรางการทางานของ PLL

จากการทไดศกษาการทางานของเฟสลอกลปไปแลววาโครงสรางภายใน PLL ประกอบดวยวงจรเฟสดเทคเตอร วงจรกรองความถตาผานและวงจรกาเนดสญญาณทควบคมความถดวยแรงดน (VCO) จะทาหนาทผลตความถทมคาเทากบความถของสญญาณพาหทใชในการมอดเลตสญญาณ FM แสดงโครงสรางการทางานดงในภาพท 73

Error signal

LPF

VCO

A( )FMv t ( )mv t

( )CONv t( )VCOv t

ภาพท 73 โครงสรางการดมอดเลตสญญาณ FM โดยใช PLL

จากภาพท 73 เมอมสญญาณ FM เขามาทอนพตของ PLL วงจรเปรยบเทยบเฟสจะทาการ

เปรยบเทยบสญญาณ FM ทอนพตกบสญญาณเอาตพตของ VCO เอาตพตของวงจรเปรยบเฟสจะเปนสญญาณความตางเฟสของสญญาณทง 2 นน ซงจะเปนสญญาณทมความถสงปนมาดวย กอนทจะสงสญญาณความตางเฟสนไปควบคมการทางานของ VCO จะตองมการกาจดความถสงดงกลาวออกกอนโดยใชวงจร LPF แรงดนทสงไปควบคมการทางานของ VCO นนบางครงเรยกวา “แรงดนคลาดเคลอน” (Error Voltage) ซงเปนสดสวนกบผลตางของความถของสญญาณ FM กบ

104

เอาตพตของวงจร VCO แรงดนคลาดเคลอนนนจะถกสงไปควบคมการสรางความถของ VCO เรยกแรงดนนวา “แรงดนควบคม” (Control Voltage ; ) ซงเปนตวกาหนดใหภาค VCO สรางสญญาณทมความถเทากบความถของสญญาณ FM ขนมานนกคอการทางานของภาค VCO จะพยายามเปลยนแปลงความถทสรางขนมาตามการเบยงเบนความถของสญญาณ FM ทรบเขามา ความถทภาค VCO สรางขนมานนสามารถหาไดจากสมการดงตอไปน

CONv

i ckv onω ω= + (123) เมอ k คอ คาคงทของระบบ PLL

iω คอ ความถอสระทภาค VCO สรางขนมา

และ ( )con mv v tα ดงนนสามารถเขยนสมการ (123) ใหมไดเทากบ

( )i mkv tω ω= + (124) เนองจากภาคเปรยบเทยบเฟสสรางมาจากวงจรคณสญญาณ ดงนนเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบเฟส

จงเปนผลคณของสญญาณ FM กบสญญาณเอาตพตของของภาค VCO ซงสามารถอธบายโดยใชสมการทางคณตศาสตรไดดงตอไปน เมอสญญาณ FM เทากบ

( ) cosFM i iv t V tω= (125)

สญญาณเอาตพตของภาค VCO เทากบ

( ) cos( )VCO o iv t V ω θ= + (126)

105

ดงนนสญญาณเอาตพตของภาคเปรยบเทยบเฟสจะเทากบ

[ ]

[ ]

( ) ( ) cos cos( )1 cos( ) cos( )21 cos(2 ) cos21 1cos(2 ) cos2 2

FM VCO i o i i

i o i i i i

i o i

i o i i t

v t v t VV t t

VV t t t t

VV t

VV t VV

ω ω θ

ω θ ω ω θ ω

ω θ θ

ω θ θ

= +

= + + + +

= + +

= + +

− (127)

เมอสญญาณความตางเฟสทไดผานวงจรกรองความถตาผานสวนทเปนความถสงในสมการท

(127) จะถกตดออกเหลอเฉพาะสวนทเปนความถตา ซงสญญาณความตางเฟสทไดจากวงจรกรอง

ความถตาผานคอสญญาณขาวสารทไดจากการดมอดเลตมคาเทากบ 1 cos2 i oVV θ

ซง cos ( )con mv v tα θ α

จะไดคาของ cos ( )mkv tθ = (128)

ดงนนสญญาณทไดจากการดมอดเลตสญญาณ FM ( )ov มคาเทากบ

( ) ( )tmkvoViVtov21

=

(129)

2.3.14 การมอดเลตเชงเฟส (Phase Modulation : PM) : (John , 1992 . and Paul ,1990 .)

การมอดเลตเชงเฟสจดวาเปนการมอดเลตสญญาณททาใหเกดการเบยงเบนมมของสญญาณพาห เชนเดยวกนกบการมอดเลตแบบ FM โดยสญญาณทผานการมอดเลตแบบ PM จะมการเปลยนแปลงความถของสญญาณพาหตามการเปลยนแปลงเฟสของสญญาณขาวสารดงไดแสดงสญญาณ PM ในภาพท 74

106

สญญาณขาวสารt

t

t สญญาณ FM

สญญาณ PM

ภาพท 74 รปคลนสญญาณ FM และสญญาณ PM

สญญาณ PM เปนสญญาณทเกดจากการเปลยนแปลงความถของสญญาณพาหตามเฟสของสญญาณขาวสาร ซงเปนการเปลยนแปลงมมของสญญาณพาห เชนเดยวกบการมอดเลตแบบ FM สามารถอธบายการมอดเลตแบบ PM โดยใชสมการทางคณตศาสตรไดดงน สญญาณมอดเลตแบบ PM มคาเทากบ

( ) cos( )PM c cv t V t cω φ= + (130)

Cφ มมเฟสสญญาณพาหทเปลยนแปลงไปเนองมาจากการมอดเลตโดยท Cφ จะมคาเทากบ

( )c p mk v tφ = (131)

107

Pk คอ คาคงทของการมอดเลตเชงเฟส เมอแทนคา Cφ จากสมการ (131) ลงในสมการ

(130) จะไดสมการมอดเลตแบบ PM ใหมดงน

( ) cos( ( ) )PM c c p mv t V t k v tω= + (132)

เมอสญญาณขาวสารทเขามามอดเลตเทากบ ( ) cosm mv t V tmω= (133) สญญาณทไดจากการมอดเลตแบบ PM จะเทากบ ( ) cos( cos )PM c c p m mv t V t k V tω ω= + (134) เมอ คอคาดชนการมอดเลตแบบ PM (Phase Modulation Index) มคาเทากบการเบยงเบนเชงเฟส (Phase Deviation ;

Pm

φΔ ) p pm k VmφΔ = = (135)

เนองจากในการใชงานจะมการเบยงเบนเฟสในชวง π+ ถง π− แทนคาแรงดนการมอดเลต ( ) ลงในสมการ (134) จะได Pm

( ) cos( cos )PM c c pv t V t m tmω ω= + (136) จากคณสมบตทางคณตศาสตร cos( ) cos cos sin sinA B A B A B+ = − ดงนนจะไดสมการของ เทากบ ( )PMv t

( ) cos cos( cos ) sin sin( cos )

PM c c p m c p mv t V t m t m tω ω ω⎡ ⎤= −⎣ ⎦ω (137)

108

การเปรยบเทยบสญญาณ PM และ FM

การมอดเลตแบบ FM และแบบ PM จดเปนการมอดเลตเชงมมดวยกนทงค โดยสญญาณขาวสารทเขามามอดเลตจะทาใหมมของสญญาณพาห เกดการเบยงเบน สามารถแยกสญญาณการมอดเลตของทง 2 ไดดงน

cos( )FM c c mv V t vω β= + dt∫

(138)

cos( )PM c c pv V t m vmω= +

(139) จากทกลาวมาแลววาสญญาณ FM กบสญญาณ PM มความคลายคลงกนมากเพยงแตจะมชวงเวลาของสญญาณขาวสารทเขามามอดเลตกบสญญาณพาหเทานนทตางกน ดงนนในการกาเนดสญญาณทง 2 แบบนจงตางกนเพยงการนาเอาสญญาณขาวสารผานการอนทเกรด หรอการดฟเฟอเรนสญญาณกอนเทานนเพอใหเกดความตางของเวลา และในการสรางสญญาณ PM หรอ FM กสามารถทาไดโดยการนาเอาวงจร สรางสญญาณนนมาตอรวมกบวงจรอนตรเกรต หรอดฟเฟอเรนเทานนกจะไดสญญาณ PM และ FM แสดงในภาพท 75

dt∫ การมอดเลตแบบ PM

( )mv t FM out

ddt

การมอดเลตแบบ FM

( )mv t PM out

ภาพท 75 ความสมพนธของการสรางสญญาณ FM และ PM

จากภาพสามารถอธบายความสมพนธของการสรางสญญาณ FM และ PM ไดจากสมการตอไปน

109

ถาสญญาณขาวสารทเขามามอดเลตเทากบ ( ) cosm mv t V mtω= (140) ดงนน

( ) sinmm m

m

Vv t dt tωω

=∫

(141) จะไดสมการของสญญาณ PM เทากบ

( ) cos cos( sin ) sin sin( sin )PM

p pc c m c m

m m

m mv t V t t t tω ω ω

ω ω⎡ ⎤

= −⎢ ⎥⎣ ⎦

ω

tω

cos cos( sin ) sin sin( sin )c c f m c f mV t m t t mω ω ω⎡ ⎤= −⎣ ⎦

( )FMv t= (โดย pf

m

mm

ω= )

จากความสมพนธของการสรางสญญาณ FM และ PM ดงนนในการสรางสญญาณ PM กจะสามารถสรางไดจากการนาสญญาณขาวสารมาเขาวงจรดฟเฟอเรนกอนทจะสงไปมอดเลตแบบ FM

2.3.15 การดมอดเลตสญญาณ PM ( Phase Demodulation ) : (Paul , 1990 . and John ,

1992 .) เนองจากสญญาณ PM เปนสญญาณทมการเปลยนแปลงเฟสของสญญาณพาหตามสญญาณขาวสารทเขามามอดเลต ดงนนในการดมอดเลตสญญาณ PM นจะตองมระบบทสามารถใหสญญาณเอาตพตทสามารถใหการตอบสนองตอการเบยงเบนเฟสของสญญาณทนาเขามาดมอดเลตดวย จงจะสามารถคนรปของสญญาณขาวสารไดอยางถกตอง จากการมอดเลตสญญาณ PM จะเหนวาสามารถสรางสญญาณ PM ไดมาจากการดฟเฟอเรนสญญาณขาวสารกอนแลวจงทาการมอดเลตแบบ FM สญญาณทเอาตพตจงเปนสญญาณ PM ดงแสดงการสรางสญญาณดงภาพท 76

110

ddt

การมอดเลตแบบ FM

( )mv t PM out

ภาพท 76 การสรางสญญาณ PM ดงนนในการดมอดเลตสญญาณ PM กสามารถใชการดมอดเลตสญญาณแบบ FM ไดเชนเดยวกนกบการสรางสญญาณทสรางมาจากวงจรสรางสญญาณ FM สามารถอธบายการดมอดเลตสญญาณ PM ไดดงน สญญาณทไดจากการมอดเลตแบบ PM มคาเทากบ ( ) ( )cosPM cv t A t tω θ= +⎡ ⎤⎣ ⎦ (142) ในการดมอดเลตเชงมมสญญาณเอาตพตทไดจากการดมอดเลตจะเทากบ

( ) ( )o ddv t k tdtθ=

(143)

เมอ คอ คาความไวของการดมอดเลต ดงนนการมอดเลตสญญาณ PM นนจะมคา การเบยงเบนของสญญาณทเกดจากการมอดเลต หรอ

dkθ (t) ซงมคาเทากบ

( ) ( )p mt k v tθ =

(144)

ดงนนเมอนาเอาสญญาณ PM ทไดมาทาการดมอดเลตสญญาณแบบ FM จะไดสญญาณทเอาตพตของวงจมคาดงสมการตอไปน

( ) ( )o pddv t k k v tdt

= m

(145)

จากสมการ (145) เมอเรานาสญญาณทไดมาอนทเกรตจะไดคาของสญญาณ ( )ov tแปรผนโดยตรงกบสญญาณ ( )mv t ซงกคอสญญาณขาวสารทไดจากการดมอดเลตนนเอง ในการสราง

111

วงจรดมอดเลตสญญาณ PM จงสามารถสรางไดจากวงจรดมอดเลตสญญาณแบบ FM รวมกบวงจรอนทเกรตสญญาณ ดงแสดงการดมอดเลตสญญาณ PM ในภาพท 77

การดมอดเลตแบบ FM

( )PMv t ( )mv tdt∫

ภาพท 77 การดมอดเลตสญญาณ PM

110

2.3.16 การมลตเพลกซแบบแบงความถ (Frequency Division Multiplex : FDM) : (Simon , 1990 . and Henry , Franz , John , 1988 .)

การมลตเพลกซ (Multiplex) คอ กระบวนการสงสญญาณขาวสารจากแหลงกาเนดสญญาณขาวสารหลายๆ แหลงสงรวมกนไปในชองสญญาณเดยวกน โดยทสญญาณขาวสารทสงไปนนจะไมมการรบกวนกนเมอทาการแยกสญญาณออกจากชองสญญาณทเครองรบ

การดมลตเพลกซ (Demultiplex) คอ กระบวนการแยกสญญาณขาวสารซงผานกระบวนการมลต-เพลกซมาในชองสญญาณเดยวกนกบสญญาณขาวสารอนออกมาแลวทาการคนรปเปนสญญาณขาวสารทเหมอนกบสญญาณทสงมา

การมลตเพลกซแบงออกเปน 2 ชนดคอ การมลตเพลกซแบบแบงเวลา (Time Devision Multiplex : TDM)

การมลตเพลกซแบบแบงเวลา คอ การสงสญญาณขาวสารจากหลายๆ แหลงสงไปยงเครองรบสญญาณยอยๆ โดยใชหลกการแบงเวลาในการใชชองสญญาณใหกบเครองสงและเครองรบแตละคสลบกนทางานเปนลาดบๆ วนกนไป

1f

2f

3f

1f

2f

3f

เครองสง เครองรบ

ภาพท 78 การมลตเพลกซแบบแบงเวลา

การมลตเพลกซแบบนจงเหมาะกบการสงสญญาณทไมจาเปนตองสงสญญาณแบบตอเนอง

ดงเชนการสงสญญาณดจตอลหรอสญญาณดสครท ในการสงสญญาณถามการจดวางสญญาณในการสงใหอยในชองวางสญญาณไดอยางเหมาะสมจะทาใหสามารถสงสญญาณขาวสารไดเปนจานวนมากในชองสญญาณเดยวกนโดยทไมมการรบกวนกนของสญญาณขาวสารแตละแหลงเลย

111

การมลตเพลกซแบบแบงความถ (Frequency Division Multiplex : FDM) การมลตเพลกซแบบแบงความถ เปนการมลตเพลกซสญญาณโดยอาศยการมอดเลตสญญาณ

ขาวสารทตองการสงกบสญญาณพาหทมความถแตกตางกนออกไป เพอเปนการยายสเปคตรมของสญญาณขาวสารแตละสญญาณออกจากกน เพอปองกนการรบกวนกนของสญญาณขาวสารแตละสญญาณ

1 1Cf f− 1 1Cf f+ 2 2Cf f− 3 3Cf f−1Cf 2 2Cf f+2Cf 3Cf 3 3Cf f+f

ภาพท 79 สเปคตรมความถของสญญาณขาวสารในการสงสญญาณแบบ FDM

สญญาณขาวสารทผานกระบวนการยายสเปคตรมแลวนนจะถกสงสญญาณรวมกนไปในชองสญญาณเพยงชองเดยวเทานน ซงสญญาณทสงออกไปนนจะเปนผลรวมของสญญาณสามารถเขยนอยในรปสมการดงตอไปน

[ ] ( )iC

N

imii iiFDM fcos)t(vmA)t(v θπ +∑ +=

=21

1

(146)

เมอ คอ คาดชนของการมอดเลต im คอ สญญาณขาวสารทสงมา

imv

cf คอ คาความถของสญญาณพาห จากภาพท 80 แสดงโครงสรางการทางานของเครองสงสญญาณ FDM ทประกอบดวยวงจรมอด

เลตเชงขนาดแบบ DSBSC จะทาหนาทผสมสญญาณขาวสารกบสญญาณพาหเพอทาการยายสเปคตรมของสญญาณขาวสาร และจะสงสญญาณตอไปยงภาครวมสญญาณแลวทาการสงสญญาณออกไปในชองความถเดยวกน

112

BalancedModulator

BalancedModulator

BalancedModulator

BalancedModulator

1Cf

Cnf

3Cf

2Cf

1f

2f

3f

nf

Output FDM∑

ภาพท 80 เครองสงสญญาณแบบ FDM

ในสวนของภาครบสญญาณ จะทาการแยกสญญาณขาวสารทสงมาออกจากกนโดยใชวงจรกรองความถมาเปนตวแยกสญญาณออกจากกนตามยานความถททาการมอดเลต จากนนจงสงสญญาณทแยกออกจากกนแลวมาทาการแยกเอาสญาณขาวสารทสงมาออกจากสญญาณพาห สญญาณทไดจะเปนสญญาณขาวสารทตองการ ในสวนของการดมอดเลตสญญาณนน สญญาณพาหทใชจะตองมความถและเฟสของสญญาณเทากบสญญาณพาหทใชในการมอดเลตดวยจงจะไดสญญาณขาวสารทตรงกบสญญาณทสงมามากทสด ดงไดแสดงโครงสรางการทางานของเครองรบสญญาณในภาพท 81

113

BPF 1

BPF 2

BPF 3

BPF n

Demodulator

Demodulator

Demodulator

Demodulator

1Cf

1f

Cnf

3Cf

2Cf

2f

3f

nf

สญญาณ FDM

ภาพท 81 เครองรบสญญาณแบบ FDM ตวอยางการสงสญญาณ FDM ทพบกนอยโดยทวไปกคอการสงสญญาณวทยกระจายเสยงของสถานวทยตางๆ ททกสถานใชชนบรรยากาศของโลกเปนชองสงสญญาณรวมกนอย แตเนองจากสถานวทยแตละสถานนนใชสญญาณพาหทมความถตางกน จงทาใหสญญาณวทยทสงออกไปนนมสเปคตรมของสญญาณทสงออกมาไมทบซอนกน ทาใหเครองรบสญญาณวทยนนสามารถทจะแยกเอาสญญาณขาวสารของแตละสถานทสงมานนออกจากกนได ในการสงสญญาณวทยทใชการรบสงสญญาณโดยใชการมลตเพลกซสญญาณทเหนกนอยกไดแก ระบบรบ-สงสญญาณเอฟเอมสเตอรโอ ดงไดแสดงโครงสรางการทางานของดานรบและสงสญญาณในภาพท 82 และภาพท 83 ตามลาดบ จาาภาพท 82 เปนโครงสรางการทางานของดานสงสญญาณเอฟเอมสเตอรโอทใชกนอยในปจจบนน หลกการทางานของระบบจะนาสญญาณขาวสารทงดานวายและดานขวามาทาการบวก( ) และลบ( กนกอน จากนนสงสญญาณ

RL+)RL+ RL− ไปมอดเลตแบบเอเอมแถบความถขางคกาจดสญญาณ

พาห (Double Sideband Suppressed Carrier Amplitude Modulation : DSBSC-AM) กบสญญาณพาห แลวนาผลลพธทไดจากการมอดเลตรวมกบสญญาณ RL+ (ทถกหนวงเวลาออกไปเพอชดเชยคาเวลาทสญญาณ RL− ชากวา) และสญญาณนารองทไดมาจากสญญาณพาห

114

ทผานวงจรหารความถ นาสญญาณผลรวมทไดมามอดเลตสญญาณแบบเอฟเอมแลวจงสงสญญาณออกเอาตพตไป

สญญาณขาวสารดานซาย

สญญาณขาวสารดานขวา

∑

× ∑∑

Delay

CarrierOscillator

FrequencyDivider

++

+−

RL+

RL− ulatormod

FMto

ภาพท 82 ดานสงสญญาณเอฟเอมสเตอรโอ

วงจรกรองแถบความถ

∑

×

∑

Delay

FrequencyDubler

+

−

RL+

RL−

วงจรกรองความถตา

วงจรกรองแถบความถ

สญญาณขาวสารดานขวา

สญญาณขาวสารดานขวา

ProductDetector

ulatormodde

FMfrom

ภาพท 83 ดานรบสญญาณเอฟเอมสเตอรโอ

สาหรบดานรบสญญาณในภาพท 83 สญญาณทรบมาจากภาคสงสญญาณนนจะตองผานการดมอดเลตสญญาณเอฟเอมกอน ซงสญญาณเอาตพตทไดจากการดมอดเลตมาจะสงตอสญญาณไปยงวงจรกรองความถตาผานเพอแยกเอาสญญาณ RL+ ออกมาและสญญาณอกสวนหนงจะสงไปยงวงจรยานความถผานเพอทาการแยกสญญาณ ทถกมอดเลตสญญาณแบบ DSBSC-AM ออกมา จากนนสงตอสญญาณไปยงวงจรดมอดเลตสญญาณแบบผลคณโดยใชสญญาณพาหทไดมาจากสญญาณนารองทสงมา

RL−

115

ซงผานวงจรกรองยานความถผานและวงจรคณความถเพอใหไดความถและเฟสของสญญาณเทากบสญญาณพาหทดานสง เมอไดสญญาณ RL+ และ RL− สญญาณทงสองจะถกนามาบวกลบกนเพอใหไดสญญาณ L2 และ ออกมาทเอาตพตทงสองของวงจร ซงกคอสญญาณขาวสารดานซายและดานขวา R2

2.3.17 ควอดเรเตอรดเทคชน ( Quadrature Detection ) : (Paul , 1990 . John , 1992

and Wayne , 1995 .)

ควอดเรเตอรดเทคชนเปนวธการหนงทใชในการดมอดเลตสญญาณ FM โดยการทางานของวงจรจะใชหลกของการคณสญญาณ FM กบสญญาณ FM ทถกเลอนเฟสออกไป ซงโครงสรางการทางานของ วงจรจะประกอบไปดวย วงจรเลอนเฟสสญญาณทจะทาการเลอนเฟสของสญญาณอนพตออกไป สวนประกอบสวนทสอง คอ วงจรคณสญญาณจะทาการคณสญญาณอนพตทถกเลอนเฟสออกไปกบสญญาณ อนพตเดม และวงจรกรองความถตาผานทจะกรองเอาแตสวนทเปนสญญาณขาวสารเทานนออกมาดงไดแสดงโครงสรางการทางานของวงจรควอดเรเตอรดเทคชนในภาพท 84

LPF

Phase shift

( )tvFM ( )tv /out( )tvout

ภาพท 84 โครงสรางการทางานของวงจรควอดเรเตอรดเทคชน

เนองจากควอดเรเตอรดเทคชนทางานโดยอาศยการคณสญญาณ FM กบสญญาณ FM ทถกเลอน เฟสออกไป ในกระบวนการคณสญญาณนเองทเปนตวทาหนาทแยกสญญาณขาวสารทสงมาออกจากสญญาณพาห ดงเหนไดจากผลทไดจากการคณสญญาณนจะมสวนประกอบทเปนสญญาณความถสงกบสญญาณความถตาอยดวย โดยสวนทเปนความถสงจะถกกรองทงไปดวยวงจรกรองความถตาผานเอาตพต

116

ของวงจรจงเปนสญญาณขาวสารทตองการ สามารถอธบายการทางานของวงจรโดยใชสมการทางคณตศาสตรไดดงตอไปน ถาสญญาณ FM ทรบเขามามคาเทากบ

( ) ( ) tvmsinVtv mfiiFM += ω

(146)

เมอ ( )tvm คอ สญญาณขาวสารทมอดเลต

fm คอ ดชนในการมอดเลตสญญาณ FM

สญญาณ FM ทถกเลอนเฟสออกไปมคาเทากบ

( ) tcosVtv oo ω=

(147)

ผลคณของสญญาณ FM กบสญญาณทถกเลอนเฟสออกไป จะเทากบ

( ) ( ) ( )tvtvtv FMout =

( ) ( ) tcosV.tvmsinVtv oomfiiout ωω += (148)

( ) [ ( ) ( ) ]tvmsintvmsinVV

tv omfiomfioi

out ωωωω −++++=2

เนองจากเปนสญญาณจากแหลงเดยวกนดงนน oi ωω =

( ) [ ( ) ( ) ]tvmsintvmsinVV

tv mfmfioi

out ++= ω22

(149)

117

จากสมการ (149) สญญาณทมความถสง จะถกกรองออกไปดงนนทเอาตพตของวงจร

จงมแตสญญาณทเปนความถตา ซงกคอสญญาณขาวสารนนเอง 1ω2

( ) ( ) tvmsinVV

tv mfoi/

out 2=

(150)

2.3.18 วงจรสงเคราะหความถ (Frequency Synthesizer) : (J. Michael , 1995 . Roy ,

1997 . and Paul , 1990 .)

วงจรสงเคราะหความถ คอ วงจรททาหนาทสรางสญญาณความถตามทตองการไดจากความถอางองทอนพตของวงจรโดยมชวงความถของสญญาณจากดอยในชวงความถทแนนอน วงจรสงเคราะหความถสามารถสรางสญญาณความถทมความเทยงตรงสงและสามารถปรบเปลยนคาความถตามคาความถของสญญาณทอนพตได ซงความสามารถในการปรบเปลยนคาความถของวงจรสงเคราะหความถนเรยกวา “ เรโซลชน (Resolution) ” จากคณสมบตดงกลาวมานเองททาใหวงจรสงเคราะหความถมบทบาทอยางมากในการพฒนาระบบการสอสารดงจะเหนไดจากจานวนของชองสญญาณการใชงานของเครองรบและสงทเพมมากขนเนองมาจากสามารถเลอกใชความถไดหลายความถและเปลยนความถในการใชงานไดสะดวก

คณสมบตอยางหนงของวงจรสงเคราะหความถทดจะตองสรางสญญาณทมคาความถเดยวโดยทไมมความถอนใดปนอยดวย คณสมบตนเรยกวา “ ความบรสทธของสเปคตรม (Spectrum purity) ” หมายความวาความถของสญญาณรบกวนตางๆ จะถกกาจดออกไปใหเหลอนอยทสด

วธการสงเคราะหความถแบงออกเปน 2 วธคอ

1. วธสงเคราะหความถโดยตรง ( Direct Synthesis ) เปนการสงเคราะหความถทใชความถหลายๆความถมาผสมกนเพอใหไดความถใหมขนมา

ตามตองการ 2. วธสงเคราะหความถทางออม ( Indirect Synthesis)

118

การสงเคราะหความถทางออมเปนวธการสงเคราะหความถทใชคณสมบตของเฟสลอกลปมาใชซงเปนวธการสงเคราะหความถทนยมใชงานกนในปจจบน ซงในเนอหาของบทนจะขอกลาวแตเฉพาะการสงเคราะหความถทางออมเทานน เนองจากเปนวธการสงเคราะหความถทนยมใชงานกนมากและมกระบวนการสงเคราะหความถทไมยงยาก ดงไดแสดงตวอยางการสงเคราะหความถโดยวธการตางๆ ดงตอไปน

การสงเคราะหความถแบบเฟสลอกลป (PLL Frequency Synthesizer)

วงจรสงเคราะหความถแบบเฟสลอกลปจะมการทางานของวงจรเหมอนกบการทางานของเฟสลอกลปทกประการ เพยงแตจะมสวนทเปนวงจรหารความถมาคนระหวางเอาตพตของวงจร VCO กบวงจรเปรยบเทยบเฟสสญญาณ ซงจะทาการหารความถของสญญาณท VCO สรางขนมากอนทจะสงสญญาณตอไปยงวงจรเปรยบเทยบเฟส ทวงจรเปรยบเทยบเฟสนจะนาสญญาณความถทรบมาจากอนพต เขามาเปนความถอางองใชในการเปรยบเทยบกบสญญาณเอาตพตจากภาค VCO จะถกลดทอนสญญาณดวยวงจรหารความถ N ซงความสมพนธระหวางความถทง 2 ทสงเขาวงจรเปรยบเทยบเฟสจะไดสญญาณทเอาตพตของวงจรสงเคราะหความถดงสมการตอไปน

out inf Nf= (151)

Phasecomparator

VCO

Crystal

Error signal

Divideby "N"

frequencyinput

inf

outf N

outf

out inf Nf=

Low - passfilter

ภาพท 85 โครงสรางการทางานของวงจรสงเคราะหความถแบบเฟสลอกลป

119

จากโครงสรางของวงจรสงเคราะหความถ จะประกอบดวยโครงสรางหลกอย 2 สวน คอ

สวนของวงจร PLL และสวนของวงจรหารความถ ในสวนของวงจร PLL นน เราจะสรางจาก ไอซ PLL เบอร 565 ซงไดศกษาการทางานของ วงจรแลวในใบงานบทท 4 และวงจรหารความถนนจะใชไอซ เบอร 7490 ซงจะตอปนวงจรสงเคราะหความถดงภาพท 86

จากภาพท 86 จะเหนวาจะตอเอาสญญาณจากเอาตพตของ VCO ไปเขาวงจรหารความถทสรางจากไอซ เบอร 7490 แลวจงเอาสญญาณความถทผานวงจรหารความถนนไปเปรยนเทยบเฟสกบสญญาณอางองทอนพตของ PLL ซงการทางานของวงจรไดกลาวไวขางตนแลว สญญาณเอาตพตของวงจรสงเคราะหความถ จะมคาเทากบ ทงนหากตองการปรบเปลยนความถเอาตพตกสามารถทาไดโดยการปรบเปลยนในสวนของวงจรหารความถ (7490)

of iNf

565

1

2

3

9

5

4

7810

Sv

EEV−

CCV+

VCO outputFM output

tC

tR

7490A1 3 62 7

10

54

89111214 13

V5+

1R

2R

1C

2C

3C

4C

5C

ภาพท 86 วงจรสงเคราะหความถแบบเฟสลอกลป

120

การสงเคราะหความถแบบเฮทเตอรโรดายน (Heterodyne Synthesizer)

วงจรสงเคราะหความถแบบเฮทเตอรโรดายนจะตางจากวงจรสงเคราะหความถแบบเฟสลอกลป ตรงทมสญญาณอางองมากกวาหนงสญญาณซงมการทางานดงแสดงไวในโครงสรางการทางานของวงจรสงเคราะหความถดงภาพท 87

จากโครงสรางการทางานของวงจรสงเคราะหความถแบบเฮทเตอรโรดายนทแสดงจะมลกษณะการทางานของวงจรเหมอนกบวงจรวงจรสงเคราะหความถแบบเฟสลอกลป แตจะมความถ 2f ทเพมเขามานจะถกสงมาหกลางกบความถเอาตพต outf ของภาค VCO ความถผลตางระหวาง outf กบ 2f นยงจะตองผานขบวนการกรองความถตาสงตอไปยงภาค หารความถดวย N ตอไป อธบายความสมพนธระหวางความถอนพตของวงจรเปรยบเทยบเฟส เปนดงสมการ

21

outf ff

N−

=

ความถทเอาตพตของวงจรหาไดจาก 1out 2f Nf f= + (152)

frequencyinput 1

Phasecomparator

VCOError signal

Low - passfilter

Divideby "N"

1f

( )2outf f N−

outf

1 2= +outf Nf f

Mixer andlow - pass

filter

2outf f−

frequencyinput 2

ภาพท 87 โครงสรางการทางานของวงจรสงเคราะหความถแบบเฮทเตอรโรดายน

การสงเคราะหความถแบบพรสเกล (Prescaled Frequency Synthesizer)

121

การสงเคราะหความถแบบพรสเกลเปนการสงเคราะหความถทมใชหลกการทางานของเฟสลอกลปรวมกบหลกการทางานของการหารความถแบบพรสเกล ดงไดแสดงโครงสรางการทางานของวงจรสงเคราะหความถดงในภาพท 88

จากโครงสรางของวงจรสงเคราะหความถในภาพท 88 จะประกอบไปดวยสวนทเปนวงจรหารความถอย 2 สวนดวยกบ คอ สวนทเปนวงจรพรสเกลและสวนของวงจรหารความถดวย โดยในสวน nของวงจรพรสเกลจะทาหนาทหารความถดวย P หรอ 1+P ซงวงจรพรสเกลนจะถกควบคมการทางานของวงจรไดโดยวงจรหารความถดวย การทางานของวงจรพรสเกลจะทาการหารความถดวย m

1+P ในการทางานทกรอบการทางานของ และพรสเกลจะทาการหารความถดวย m P เมอวงจรหารความถดวย มคาลดลงหรอ ในทกๆ รอบการทางานของ n mn− การทางานของวงจรสงเคราะหความถแบบพรสเกลนจะมคาความถทเอาตพตจะขนอยกบการทางานของวงจรหารความถดวย และ ซงสามารถหาคาความถของสญญาณทเอาตพตไดเทากบ

m n

io PfPm

nf ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ +=

(153)

Phasecomparator

Crystal

Divide byn

frequencyinput

Low - passfilter

VCO

÷Prescaler

P or (P+1)÷

Divide bym

n-register m - register

outf

inf

i

out

PfPm

n

f

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ + Mode

controlsignal

122

ภาพท 88 โครงสรางของวงจรสงเคราะหความถแบบพรสเกล

บทท 3

ขนตอนและวธการดาเนนงาน

ในการสรางชดทดลอง เพอใชในวชาประลองระบบการสอสาร 1 ตามหลกสตรของภาควชา ครศาสตรไฟฟา ไดมการวางแผน กาหนดขนตอนและวธการดาเนนงาน ดงน ผงแสดงขนตอนการทางาน ( Flow Chart )

แกไข

เรมตน

ทดสอบไมผาน

ผาน

กาหนดขอบเขตเนอหาและวตถประสงคเชงพฤตกรรม

ของการทดลอง

ออกแบบและจดทาใบประลอง

ออกแบบและจดทาชดทดลอง

จดทาชดเฉลยการทดลองคมอการใชงานและปรญญานพนธ

จบ

ภาพท 89 ผงแสดงขนตอนการทางาน

123

วธการดาเนนงาน 1. กาหนดขอบเขตเนอหาและวตถประสงคเชงพฤตกรรมของการทดลอง อธบายแยกเปนหวขอยอยไดดง น

1.1 ศกษาคาอธบายรายวชา วชา 224303 วชาปฏบตการสอสาร 1 ตามหลกสตรครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต

สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา หลกสตรปรบปรง พ.ศ. 2543 คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

224303 ปฏบตการสอสาร 1

( Telecommunication Laboratory I ) วชาบงคบกอน : 221307 , 224302

ปฏบตเกยวกบอปกรณสอสารตางๆ เชน โทรศพท สายเคเบล โทรพมพ มลตเพลกซ วทย และไมโครเวฟ

1.2 จดแบงหวขอการทดลอง จากคาอธบายรายวชา 224303 ปฏบตการสอสาร 1 ซงไดศกษาจากลกษณะและ

ขอบเขตของการสอสารแบบแอนะลอกและรวมถงการปรกษากบอาจารยทปรกษาแลวจงไดจดแบงหวขอในการทดลอง โดยเรยงลาดบจากหวขอทเปนพนฐานไปยงหวขอทมความยากมากขนของระบบสอสารแบบแอนะลอก ซงสามารถกาหนดหวขอการทดลองได 18 หวขอการทดลองดงน

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ (Oscillator)

- วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย (Hartley Oscillator) - วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต (Colpitts Oscillator) - วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร (Quadrature Oscillator)

การทดลองท 2 วงจรจนดความถ (Tune Circuit) การทดลองท 3 วงจรกรองความถ ( Filter ) - วงจรกรองความถตาผาน ( low - pass filter ) - วงจรกรองความถสงผาน ( high - pass filter ) - วงจรกรองยานความถผาน ( band - pass filter )

124

- วงจรตดยานความถไมผาน ( band stop or band elimination filter ) การทดลองท 4 เฟสลอกลป (Phase – Locked Loop : PLL) การทดลองท 5 วงจรควบคมอตราขยายแบบอตโนมต (Automatic Gain Control : AGC) การทดลองท 6 การมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Modulation : AM) การทดลองท 7 การดมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Demodulation) การทดลองท 8 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางคกาจดสญญาณพาห

(Double Sideband Suppressed Carrier Modulation : DSBSC)

การทดลองท 9 การดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC (Double Sideband Demodulation )

การทดลองท 10 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางดานเดยว (Single Sideband Modulation :SSB)

การทดลองท 11 การดมอดเลตสญญาณ AM – SSB (Single Sideband Demodulation) การทดลองท 12 การมอดเลตเชงความถ (Frequency Modulation : FM) การทดลองท 13 การดมอดเลตสญญาณ FM (Frequency Demodulation) การทดลองท 14 การมอดเลตเชงเฟส (Phase Modulation : PM) การทดลองท 15 การดมอดเลตสญญาณ PM ( Phase Demodulation ) การทดลองท 16 การมลตเพลกซแบบแบงความถ (Frequency Division Multiplex : FDM) การทดลองท 17 ควอเรเตอรดเทคชน ( Quadrature Detection ) การทดลองท 18 วงจรสงเคราะหความถ (Frequency Synthesizer)

1.3 กาหนดวตถประสงคเชงพฤตกรรมแตละใบประลอง ซงไดกาหนดวตถประสงคขนตามพฤตกรรมทตองการใหเกดขนกบนกศกษา โดยจะ

ทาการกาหนดวตถประสงค เชงพฤตกรรม 1 วตถประสงคตอ 1 หวขอการทดลองยอยในแตละหวขอการทดลอง

2. ออกแบบและจดทาใบประลอง โดยในใบประลองจะประกอบดวย เนอหาความรพนฐาน และการทดลองทเกยวของตรงกบวตถประสงคเชงพฤตกรรมแตละใบประลอง ดงตวอยางตอไปน

125

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

ตวอยางใบประลอง

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ

(Oscillators)

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

(Telecommunication Lab I) ภาควชาครศาสตรไฟฟา

วตถประสงคเชงพฤตกรรม

ผเรยนควรมความสามารถดงน 1. …………………………………………………………………………….. 2. …………………………………………………………………………….. 3. ……………………………………………………………………………..

เครองมอและอปกรณการทดลอง

1. ………………………………………….. 2. ………………………………………….. 3. ………………………………………….. 4. ………………………………………….. 5. ………………………………………….. 6. ………………………………………….. 7. …………………………………………..

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 1/5

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

เนอหาประกอบการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

เอกสารอางอง

[1] ………………………………………………………………………………… [2] ………………………………………………………………………………… [3] ………………………………………………………………………………… [4] …………………………………………………………………………………

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 2/5

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

ขนตอนการทดลอง

1. วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย R2

R1

L1

C

ov2 7 6

43V12−

V12+

2L

Hμ50 Hμ50

Ωk10

Ωk100

ภาพท 1.1 วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย 1.1 ออกแบบวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลยทสามารถผลตความถได 50 kHz

โดยใชสมการ ( )2121

LLCfo +=π

คาอปกรณทคานวณได _______C F= เลอกใช _______C F=

1.2 ประกอบวงจรดงภาพท 1.6 โดยใชคาอปกรณตามการทดลองในขอ 1.1 1.3 ใชออสซลโลสโคปวดสญญาณเอาตพต แลวปรบคา จนเกดเปนสญญาณซายนทมลกษณะ

ของรปคลนทดทสด แลวบนทกรปสญญาณทไดลงในภาพท 1.7 ov 2R

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 3/5

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

V/Cycle = .................T/Cycle = ................. s

ppV −CH1

ภาพท 1.2 สญญาณเอาตพตทไดจากการทดลองวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย

1.4 เปรยบเทยบคาความถ of จากการทดลองในขอ 1.3 วามคาใกลเคยงกบความถ of ทกาหนดไว

หรอไม อยางไร ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 1.5 ทดลองปรบ 2R เพมขนและลดลงสงเกตการเปลยนแปลงของรปคลน วามการเปลยนแปลงหรอ ov

ไม อยางไร ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

1.6 อธบายการทางานของวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 4/5

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

สรปผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 5/5

130

3. ออกแบบและจดทาชดทดลอง ซงชดทดลองจะแบงเปน 2 สวน ดวยกนคอ 1. ชดทดลองวงจรยอย 2. ชดทดลองวงจรหลก

3.1 ชดทดลองวงจรยอย 3.1.1 ออกแบบชดทดลองวงจรยอย

เมอไดใบประลองทจะใชในการทดลองแลวนาวงจรทจะใชในการทดลองทงหมดมาปรบปรงและปรบเปลยนอปกรณเพอทจะเปนการประหยดวงจรทจะใชบนแผงทดลอง ซงในบางหวขอการประลองทสอดครองกนเราสามารถใชวงจรการทดลองวงจรเดยวกนได โดยการประยกตวงจรใหตรงกบการทดลองนน เชนการถอดอปกรณบางตวออกหรอใสอปกรณบางตวเพมเขาไปขนอยกบคณลกษณะของวงจรอปกรณทเลอกใชและลกษณะการวางวงจรทสามารถทางานตอเนองกนไดจะอยในแผนเดยวกน จากหลกการขนตนจงไดนาวงจรทงหมดในใบประลองทจะใชทาการทดลองมาเขยนรวมกนจงไดวงจรยอยๆ ออกมา 15 วงจร โดยอาศยการเปลยนคาอปกรณและชนดของอปกรณ ตวอยางเชน วงจรกาเนดความถ (Oscillators) ซงจากขนตอนการทดลองจะมวงจร 3 แบบดวยกน คอ แบบฮารตเลย แบบคอลลบตตและแบบควอเรเตอร โดยทแบบฮารตเลยและคอลลบตตจะตางกนเพยงการสลบอปกรณเทานน จากตวเหนยวนา (Inductor) เปนตวเกบประจ (Capacitor) จงทาการออกแบบใหสามารถถอดเปลยนอปกรณได ซงสามารถใชวงจรยอยเพยงวงจรเดยวแตใชทาการทดลองไดถง 2 วงจรและอปกรณบางตวกสามารถเปลยนการทางานไดดวยคณลกษณะของตวอปกรณเอง ตวอยางเชน ไอซเบอร MPY 534 เมอปลอยขา 10 ลอยไวจะเปนวงจรการมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Modulation : AM) เมอทาการเปลยนแปลงวงจรโดยการนาเอาขา 10 ของตวไอซไปตอกบกราวดกจะสามารถเปลยนการทางานเปนวงจรมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางคกาจดสญญาณพาห (Double Sideband Suppressed Carrier Modulation : DSBSC) ได

เมอไดวงจรทจะใชในการทดลองจรงแลวเราจงนาวงจรทงหมดมากาหนดขนาดและออกแบบแผงทดลองวงจรยอย ตอไป โดยพจารณาการเรยงลาดบตามหวขอการทดลองและความตอเนองของวงจรเปนหลก จากนนจะทาการออกแบบลายวงจร ในการออกลายวงจรจะเรมจากการเขยนลายวงจร จดวางตาแหนงของตวอปกรณ ออกแบบลายวงจรพมพและจดทาแผงทดลองวงจรยอย ซงในการทดลองทง 18 หวขอนจะใชแผงทดลองยอย 4 แผง ซงแผงทดลองวงจรยอยทามาจากแผน PCB มขนาด 22 x 30 เซนตเมตรดงภาพท 90 และมลายวงจรทใชในการทดลองอยบนแผงวงจรทง 4 แผงดวยกนดงไดแสดงลายวงจรทอยบนแผงทดลองในภาพท 91 ภาพท 92 ภาพท 93 และภาพท 94

131

ขนาดของแผงทดลองวงจรยอย

30 cm.

22 cm.

ภาพท 90 รปขนาดของแผงทดลองวงจรยอย

ภาพท 91 วงจรบนแผงทดลองยอยท 1

132

ภาพท 92 วงจรบนแผงทดลองยอยท 2

ภาพท 93 วงจรบนแผงทดลองยอยท 3

133

ภาพท 94 วงจรบนแผงทดลองยอยท 4 โดยจากแผงวงจรยอยทแบงไดทง 4 แผง ในแตละแผงจะประกอบไปดวยวงจรทใชในการทดลองตางๆ ดงน

แผงท 1 ประกอบดวย วงจรกาเนดสญญาณ(Oscillator) วงจรจนดความถ(Tuned Circuit) และ วงจรกรองความถ(Filter) ดงภาพท 91

แผงท 2 ประกอบดวย วงจรเฟสลอกลป(Phase-Locked Loop) วงจรควบคมอตราการขยายอตโนมต(Automatic Gain Control) วงจรมอดเลตเชงขนาด(Amplitude Modulation) และวงจรดมอดเลตเชงขนาด(Amplitude Demodulation) ดงภาพท 92

แผงท 3 ประกอบดวย วงจรมอดเลตเชงความถ(Frequency Modulation) วงจรดมอดเลตเชงความถ(Frequency Demodulation) และวงจรควอเรเจอรดเทคเตอร(Quadrature Detector) ดงภาพท 93

แผงท 4 ประกอบดวย วงจรมลตเพลกซแบบแบงความถ(Frequency Division Multiplex) และ วงจรสงเคราะหความถ(Frequency Synthesizer) ดงภาพท 94

134

3.1.2 ประกอบแผงทดลองวงจรยอย

เมอไดแผงทดลองยอยทง 4 แผงทผานขนตอนมาแลว นาอปกรณทจะใชในการทดลองทตองการใหอยบนแผงทดลองและอปกรณทใชสาหรบปรบเปลยนคาหรอชนดของอปกรณมาประกอบและบดกรบนแผงทดลองใหเรยบรอย พรอมกบทาสายทจะใชในการเชอมตอจดตางๆ ดวย

3.2 ชดทดลองหลก 3.2.1 ออกแบบชดทดลองหลก

เนองจากชดทดลองนเปนชดทดลองเกยวกบการสอสารและเพอเปนการอานวยความสะดวกแกผใช

ชดทดลองระบบการสอสารแบบแอนะลอกจงมการสรางชดเครองกาเนดสญญาณ (Function generator) และแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรงทจะปอนใหแกวงจรทจะทาการทดลอง โดยในสวนของแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรงทจะทาการปอนใหกบวงจรทดลองและชวงของกระแสทจะใชในวงจรจะพจารณาจากไอซในวงจรวาตองการแรงดนไฟฟากระแสตรงในชวงใดเพอสามารถทางานได โดยดจากคณลกษณะของไอซตวนน ปรากฏวาไอซเบอร 351 ตองการแรงดนในชวง 12 โวลต และไอซเบอร LM565 ตองการแรงดนในชวง

±

± 5 โวลต ถง ± 12 โวลต และไอซเบอร 7490 ตองการแรงดนในชวง +5 โวลต และไอซเบอร MPY 534 ตองการแรดนในชวง 12 โวลต และไอซเบอร MC 145152-2 ตองการแรงดนในชวง

±

± 12 โวลต ดงนนจงพจารณาเลอกออกแบบแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรง ± 12 โวลตสาหรบไอซเบอร 351 LM 565 MPY 534 และ MC 145152-2 และแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรง +5 โวลตสาหรบไอซเบอร 7490 โดยใหกระแสแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรงทงสองอยในชวง 1 แอมปจงตองสรางชดปองกนกระแสไฟฟาไมใหเกน และสรางชดเครองกาเนดสญญาณ (Function generator) ซงมดวยกน 2 ชด เพอใชการทดลองจากคณสมบตของวงจรทใชทาการทดลองโดยพจารณาจากใบประลองใน ขนตอนการทดลองจะมการกาหนดชวงความถทจะใชทาการทดลองจงนาขอมลดงกลาวมาเปนหลกในการออกแบบชดเครองกาเนดสญญาณ (Function generator) ใหตรงกบความตองการพรอมกบการออกแบบลายทองแดงของวงจรจายแรงดนพรอมชดปองกนและวงจรเครองกาเนดสญญาณ

ลกษณะสมบตของแผงทดลองหลก

1. Power Supply ± 5 V 1 A 1 ชด

135

2. Power Supply ± 12 V 1 A 1 ชด 3. Function Generators 2 ชด

- ผลต sine wave เอาตพตสงสด 5 VP-P

- ผลต square wave เอาตพตสงสด 12 VP-P

- ผลต triangular wave เอาตพตสงสด 16 VP-P

- ผลตความถ 10 Hz - 100 KHz วงจรทใชในการสรางชดทดลองหลก

แหลงจายไฟ(Power Supply) แหลงจายไฟทใชในการทดลองจะเปนแหลงจายไฟขนาด V5± และ V12± โดยแหลงจายไฟทนามาใชในชดทดลองหลกนจะเปนแหลงจายไฟทใหแรงดนตามขนาดทตองการ และยงมชดปองกนการลดวงจรดวย ดงแสดงวงจรของแหลงจายไฟในภาพท 95

RELAY12V

D

B

SW

D51N4001

SCRT106D1 R14

1K

LED

C

A

R13100ZENER

D41N4001

D31N4001

R1220k

A

R1120k

A

D21N4001

R1020k

A

R920k

D11N4001

A

1

2

3

4

5

6

7

8

IC14N26

IC24N26

IC34N26

IC44N26

R11/5W

1 2

R31/5W

3 4

IC17805

IC27905

IC37812

IC47912

C33.3uF

R41/5W

R21/5W

C43.3uF

R51/5W

5 6

R71/5W

7 8

C53.3uF

R81/5W

R61/5W

C63.3uF

Vin GND

Vin

Vin

+12VVin

GND-12V

Vin

GND-5V

Vin

GND+5V

Vin

C

D

GND

+5V

-5V

GND

+12V

-12V

C22200uF

C12200uF

BD1 A

B

AC 18 Vp-p

ภาพท 95 วงจรแหลงจายไฟทใชในชดทดลองหลก จากวงจรแหลงจายไฟในภาพท 95 จะเหนวาวงจรแยกออกเปน 2 สวนดวยกนคอ สวนของแหลงจายไฟ V5± และ V12± และสวนของชดปองกนกระแสไหลเกน ในสวนทเปนวงจรแหลงจายไฟกจะแยกออกเปนวงจรแหลงจายไฟขนาด V5± ซงใชไอซเรกกเลเตอรเบอร 7805 กบ

136

7905 เปนวงจรสรางแรงดนขนาด V5+ และ V5− ตามลาดบ แหลงจายไฟขนาด V12± กใชไอซเรกกเลเตอรเบอร 7812 กบ 7912 เปนตวสรางแรงดน V12+ และ V12−

สวนท 2 เปนสวนของวงจรปองกนกระแสไหลเกน ในชดทดลองนจะปองกนกระแสไมใหไหลเกน A1 วงจรปองกนนจะใชออฟโตไดโอดเบอร 4N26 เปนตวตรวจจบการไหลของกระแสทไหลออกเอาตพตของวงจรแหลงจายไฟ โดยตอขา 1 และขา 2 ของออฟโตครอมตวตานทานขนาด

เมอกระแสทเอาตพตไหลเกน แรงดนทตกครอมตวตานทาน นนจะทาใหออฟโตไดโอดทางานสงผลให เอสซอาร ทางานมกระแสไฟไหลผานรเลย รเลยจะทาการดงหนาสมผสทตออยออกจากกน ซงเปนการตดกระแสไฟทปอนใหกบอนพตของภาคแหลงจายไฟออก ภาคแหลงจายกจะหยดทางานและจะมหลอดไฟแสดงสถานการทางานของวงจรตดขนมาใหผใชงานทราบวาขณะนมกระแสไหลเกนเกดขน ซงสาเหตหนงของกระแสไหลเกนนกอาจเกดจากการลดวงจร เมอทาการแกไขขอผดพลาดเรยบรอยแลวกเพยงแคกดปมรเซต (RESET) แหลงจายไฟกจะกลบมาทางานตามเดม

W51Ω A1 W51Ω

แหลงกาเนดสญญาณ(Function Generator) แหลงกาเนดสญญาณทใชในชดทดลองหลกเปนแหลงจายสญญาณทสามารถสรางสญญาณรปซายน (sine) สญญาณรปสามเหลยม (triangle) และสญญาณรปสเหลยม (square) โดยมความถตงแต 10Hz – 100kHz ซงสรางมาจากไอซเบอร XR-2206 เปนไอซผลตสญญาณของบรษท Exar Integrated System Inc. ซงอยในแพคเกจไอซ 16 ขา ดงแสดงวงจรแหลงจายสญญาณในภาพท 96

+

+12V

-12V

+

+

+

C410uF

C210uF

C310uF

R710k

R85k

C1a0.001uF

C1b0.01uF

C1c0.1uF

C1d1uF

C1e10uF R2

4.7k

R1100k

R350k

R4500

R625k

S2SW-3WAY

R54.7k

S1SW-3WAY

R161k

S3SW-3WAY

Q12N3704

Q22N3704

Q32N3702

R910k

R1147

R1047

R121k

R1511

R14100

R131k

D11N914

D21N914

S4SW-3WAY

O / P

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

11

12

13

14

15

16

S5SW-5WAY

IC1XR 2206

-

137

ภาพท 96 วงจรแหลงกาเนดสญญาณ

จากภาพท 96 เปนวงจรของแหลงจายสญญาณทใชในชดทดลองหลก โดยแหลงจายสญญาณทสรางขนมานประกอบไปดวยไอซเบอร XR-2206 ซงทาหนาทสรางสญญาณความถรวมกบอปกรณประกอบตางๆ ซงมคาความตานทานทตออยกบขา 7 และตวเกบประจทตออยระหวางขา 5 กบขา 6 เปนตวควบคมความถของวงจรสรางสญญาณ ซงวงจรสามารถปรบคาความถของสญญาณไดจากการปรบคาความตานทานของ และม 1R 1S เปนตวเลอกยานความถของสญญาณทสรางขน สวน 2S นนจะทาหนาท เปนตวเลอกสญญาณวาตองการสญญาณออกท เอาตพตของวงจรเปนสญญาณรปซายน สามเหลยม หรอสญญาณรปสเหลยม และม เปนตวปรบระดบแรงดนของสญญาณเอาตพต 12R

จากวงจรสรางสญญาณเพอใหไดรปสญญาณทมความถกตองมากทสดนนจะตองมปรบคาตางๆ ในวงจรใหมความสมพนธกนดงน เปนตวปรบขนาดของสญญาณทออกเอาตพต สวน กบ เปนตวปรบเพอใหสญญาณเอาตพตมความเพยนนอยทสด และ เปนตวปรบคาดซออฟเซตของ

3R 4R

6R 8R

วงจร

3.2.2 ประกอบวงจรหลก

เมอไดวงจรหลกทออกแบบไวแลวกนาอปกรณทใชในการทดลองทตองการใหอยบนแผงทดลองมาประกอบและบดกรลงบนแผงทดลองหลกใหเรยบรอย

3.2.3 ออกแบบตวกลอง

โดยพจารณาใหมขนาดเหมาะสมกบอปกรณทตดตงภายในและอปกรณทตดตงบนหนาปทม ซง

การจดวางอปกรณตาง ๆ จะคานงถงความสะดวกในการใชงานและความสวยงาม ตวกลองจะประกอบดวย

3.2.2.1 ลกษณะและขนาดดงแสดงในภาพท 97 3.2.2.2 แหลงจายไฟตรง ± 5 V และ ± 12 V 1 A 1 ชด

3.2.2.3 เครองกาเนดความถ 2 ชด 3.2.2.4 หนาปทม ซงจะแบงออกเปน 2 สวน คอ สวนท 1

ประกอบดวย สวตซ

138

Power และ ชดควบคม Function Generators 2 ชด ดงภาพท 98 สวนท

2 ประกอบดวย Power Supply 5V 1A 1 ชด 12V 1A 1 ชด

±

±

สวตซ RESET และ LED แสดงสภาวะ ดงภาพท 99

รปแบบตวกลองของชดทดลองหลก

35 cm.

40 cm.

5 cm.

28 cm.

8 cm.

4 cm.

18 cm.1

2

ภาพท 97 แบบและขนาดของชดแผงทดลองหลก

139

AMPLITUDE

FREQUENCY

40 cm.

8 cm.2

x10

x1k

x100k

1+ -OUTPUT

AMPLITUDE

FREQUENCY

x10

x1k

x100k

+ -OUTPUT

POWER

ภาพท 98 หนาปทมของชดแผงทดลองหลกสวนท 1

40 cm.

30 cm.

+ 5 V

- 5 V0 V

+ 12 V

- 12 V0 V

4

5

6

RESET 3

ภาพท 99 หนาปทมของชดแผงทดลองหลกสวนท 2

จากภาพท 99 เปนภาพแสดงตาแหนงในการวางอปกรณตางๆ บนแผงหนาปทมของชดแผงทดลองหลกสวนท 2 โดยไดแสดงหมายเลขกากบไวดงน

1. สวตซ Power 2. ชดควบคม Function Generators 3. ปม Reset 4. แหลงจายไฟตรง 5 V 1 A ±

5. แหลงจายไฟตรง 12 V 1 A ±

6. ทวางแผงวงจรยอย

140

การวางอปกรณภายในชดทดลองหลก ภายในชดทดลองหลกมการวางอปกรณดงแสดงในภาพท 100

แหลงจายไฟหลก

แหลงจายไฟเครองกาเนดสญญาณ

เครองกาเนดสญญาณ

เครองกาเนดสญญาณ

แหลงจายไฟเครองกาเนดสญญาณ

หมอแปลง18-0-18

35 cm.

40 cm.

ภาพท 100 การวางอปกรณภายในชดทดลองหลก

3.2.4 ประกอบตวกลอง

เมอไดวงจรหลกทประกอบไวเรยบรอยแลวกนาวงจรตางๆมาประกอบ จดวางแผงวงจรหลกใหเรยบรอยพรอมทงเชอมตอสายไปยงอปกรณควบคมวงจรหลก

141

4. ทดสอบและปรบปรงแกไขชดทดลอง

นามเตอรวดแรงดนไฟฟากระแสตรงมาวดคาแรงดนจากวงจรจายแรงดนวาถกตองหรอไม หากผดพลาดใหทาการปรบปรงแกไขภายในวงจรและนาออสซลโลสโคปมาวดสญญาณจากวงจรกาเนดสญญาณวาถกตองหรอไมหากผดพลาดใหทาการปรบปรงแกไขภายในวงจร

5. จดทาชดเฉลย คมอการใชชดทดลองและปรญญานพนธ 5.1 จดทาชดเฉลยใบประลอง เมอไดทงแผงทดลองหลกและแผงทดลองยอยแลว นาใบประลองตงแต 1 – 18 มาทาการ

ทดสอบตามขนตอนการทดลองทกาหนดไวในแตละหวขอการประลอง ตอบคาถามและสรปผลการทดลองลงในใบประลองทงหมดทาเปนเอกสารชดทใชเฉลยการทดลองสาหรบใบประลอง

5.2 จดทาคมอการใชแผงทดลอง

คมอการใชงานชดทดลองนจะกลาวถงรายละเอยดตางๆ ทเกยวยกบชดทดลอง เพอใหผใชงาน

สามารถนาชดทดลองนมาใชงานไดอยางถกตองและเกดประโยชนสงสด โดยกลาวถงสวนประกอบของชดทดลอง ตาแหนงของอปกรณตางๆ บนชดทดลองหลกเปนตน

5.3 จดทาหนงสอปรญญานพนธ เมอทกอยางเสรจเรยบรอยกจะนาขอมลตางๆทงผลการทดลอง ปญหา วธการแกไขในการทา

โครงงานมาจดทาปรญญานพนธและเสนอสอบตอไป

บทท 4

ผลของโครงงาน ผลทไดจากการสรางชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก สาหลบใชประกอบการเรยนการสอนในวชา 224303 ปฏบตการระบบสอสาร 1 นทาใหไดสวนประกอบของโครงงาน ซงสามารถแบงออกเปน 5 สวนดวยกน คอ 1. ชดทดลองวงจรหลก ประกอบดวย 1.1 แหลงจายไฟคงท AV 112± 1 ชด

1.2 แหลงจายไฟคงท AV 15± 1 ชด 1.3 เครองกาเนดสญญาณ 2 ชด สามารถผลตความถได kHzHz 10010 − และ

สามารถสรางสญญาณตางๆ ไดดงน - สญญาณรปซายน - สญญาณรปสามเหลยม - สญญาณรปสเหลยม

2. แผงทดลองตามหวขอใบประลอง 18 วงจรการทดลอง 3. ใบประลอง ซงมหวขอใบประลอง 18 หวขอการประลอง ดงตอไปน

ใบประลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ (Oscillator) - วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารทเลย (Hartley Oscillator)

- วงจรกาเนดสญญาณแบบโคลพทท (Colpitts Oscillator) - วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร (Quadrature Oscillator)

ใบประลองท 2 วงจรจนดความถ (Tune Circuit) ใบประลองท 3 วงจรกรองความถ ( Filter ) - วงจรกรองความถตาผาน ( low - pass filter ) - วงจรกรองความถสงผาน ( high - pass filter ) - วงจรกรองยานความถผาน ( band - pass filter )

- วงจรตดยานความถไมผาน ( band stop or band elimination

filter )

144

ใบประลองท 4 เฟสลอกลป (Phase – Locked Loop : PLL) ใบประลองท 5 วงจรควบคมอตราขยายแบบอตโนมต (Automatic Gain

Control : AGC) ใบประลองท 6 การมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Modulation : AM) ใบประลองท 7 การดมอดเลตเชงขนาด (Amplitude Demodulation) ใบประลองท 8 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางคกาจดสญญาณพาห

(Double Sideband Suppressed Carrier Modulation : DSBSC) ใบประลองท 9 การดมอดเลตสญญาณ AM-DSBSC

(Double Sideband Demodulation ) ใบประลองท 10 การมอดเลตเชงขนาดแบบความถขางดานเดยว

(Single Sideband Modulation :SSB) ใบประลองท 11 การดมอดเลตสญญาณ AM – SSB

(Single Sideband Demodulation) ใบประลองท 12 การมอดเลตเชงความถ (Frequency Modulation : FM) ใบประลองท 13 การดมอดเลตสญญาณ FM (Frequency Demodulation) ใบประลองท 14 การมอดเลตเชงเฟส (Phase Modulation : PM) ใบประลองท 15 การดมอดเลตสญญาณ PM ( Phase Demodulation ) ใบประลองท 16 การมลตเพลกซแบบแบงความถ

(Frequency Division Multiplex : FDM) ใบประลองท 17 ควอดเรเตอรดเทคชน ( Quadrature Detection ) ใบประลองท 18 วงจรสงเคราะหความถ (Frequency Synthesizer) ใบประลองทไดจดทาขนมาประกอบดวยสวนตางๆ ดงตวอยางในใบประลองท 1 ดงน

145

4. ชดเฉลยใบประลอง 18 การทดลอง ดงตวอยางเฉลยใบประลองท 1 ตอไปน

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ

(Oscillators)

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

(Telecommunication Lab I) ภาควชาครศาสตรไฟฟา

วตถประสงคเชงพฤตกรรม

ผเรยนควรมความสามารถดงน 1. ออกแบบวงจร และวดสญญาณของวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลยได 2. ออกแบบวงจร และวดสญญาณของวงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตตได 3. ออกแบบวงจร และวดสญญาณของวงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอรได

เครองมอและอปกรณการทดลอง

1. ชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก 2. แผงทดลองท 1-1 วงจรกาเนดสญญาณ 3. ออสซลโลสโคป 4. ตวเหนยวนา Hμ50 2 ตว 5. ตวเหนยวนา Hμ100 1 ตว 6. ตวเกบประจ 1 ตว nF1007. ตวเกบประจ 3 ตว nF108. ตวเกบประจ pF100 3 ตว 9. ตวตานทาน 2 ตว Ωk1610. สายตอวงจร

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

เนอหาประกอบการทดลอง

วงจรกาเนดสญญาณ (Oscillator)

การกาเนดสญญาณ (Oscillator) คอการทาใหเกดสญญาณไฟฟากระแสสลบ ทมการเปลยนแปลงระดบของแรงดนไฟฟาและกระแสระหวางคาสงสดจนถงคาตาสดสลบกนไปมาตลอดเวลา และทสาคญความถของสญญาณจะตองมความคงท

ในการกาเนดสญญาณนน วงจรกาเนดสญญาณจะเปนตวทาหนาทสรางสญญาณความถขนมาเองโดยไมมการปอนสญญาณจากภายนอกใหกบวงจร โดยสญญาณทเกดขนมานนเปนสญญาณรปซายน (Sinusoiadl Signal) ทมความตอเนองของสญญาณ มระดบของสญญาณ และความถคงท

+ Av

B

vi vo

vfb

+

ภาพท 1.1 วงจรกาเนดสญญาณ (Oscillator)

ภาพท 1.1 แสดงโครงสรางของวงจรกาเนดสญญาณ ซงมสวนประกอบทสาคญ คอ สญญาณ

ความถทอนพต โดยทวไปสญญาณความถทอนพตนนจะสรางจากอปกรณทสามารถผลตความถทคงทขนมา โดยวงจรทใชผลตความถจะเปนวงจรเรโซแนนซชนดตาง ๆ ทประกอบขนจากตวเกบประจและตวเหนยวนาตอรวมกนเปนวงจรเรโซแนนซ และในปจจบนนมการนาเอาครสตลมาใชเปนตวสรางสญญาณความถดวยในการสรางสญญาณทมความถสงๆ เนองมาจากครสตลมความเทยงตรงในการสรางสญญาณ และสามารถผลตสญญาณความถสงมากๆ ได

วงจรขยายสญญาณจะทาการขยายสญญาณทรบเขามาซงสรางจากอปกรณทมคณสมบตในการขยายสญญาณตางๆ เชน ทรานซสเตอร (Transistor) ทรานซสเตอรสนามไฟฟา (Field-Effect Transistor) หลอดสญญากาศ (Vacuum Tube) ออปแอมป (Op-Amp)

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 2/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

วงจรปอนกลบสญญาณ การปอนกลบสญญาณของวงจรกาเนดสญญาณนนจะเปนการปอนกลบสญญาณทางบวก การปอนกลบสญญาณนกเพอทาการรกษาระดบของสญญาณทสงออกเอาตพตใหคงท โดยทการปอนกลบสญญาณสอดคลองกบ 2 เงอนไขทเรยกวา เงอนไขของบารกเฮาเซน ( Barkhausen criteria ) ซงมรายละเอยดดงน

1. สญญาณทปอนกลบตองมเฟสเดยวกบสญญาณทปอนเขามา 2. ทสภาวะคงตวอตราการขยายของการปอนกลบตองมคาเทากบ 1 หรอ vA B = 1

พจารณาจากภาพท 1.1 จะไดสมการของการปอนกลบสญญาณดงน

ofb Bvv = (1.1) และ

( ) vfbi Avvv +=0

(1.2)

จากสมการ (1.1) และ (1.2) แทนคาของ ลงในสมการของ แลวทาการจดรปสมการใหม เปนสมการอตราการขยายของการปอนกลบไดดงน

fbv ov

BA

Avv

v

v

i

o

−=

1

(1.3)

t→∞0

V

. 1>vA B

สภาวะคงท (Steady state)

. 1=vA B

สภาวะเรมตน(Initial state)

ภาพท 1.2 สญญาณเอาตพตของวงจรกาเนดสญญาณ จากภาพท 1.2 เปนสญญาณทไดจากวงจรกาเนดสญญาณ ดงจะเหนไดจากสญญาณทไดจากวงจรกาเนดสญญาณจะเรมจากตาแหนงทมระดบของสญญาณทนอยแลวจงเพมขนาดของสญญาณขนจนถง

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 3/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

ระดบหนงทเปนแอมปลจดสงสดของสญญาณ ซงไมมการเปลยนแปลงของแอมปลจดแลวเราเรยกการทางาน ของวงจรกาเนดสญญาณในชวงนวา “ สภาวะคงท (Steady state) ” ในสภาวะนจะมคาอตราการขยายของ วงจรเทากบ 1 ( ) สภาวะคงทของวงจรนเองทเรานาไปใชในงานทวๆ ไป วงจรกาเนดสญญาณโดยทวไปประกอบขนมาจากตวตานทาน ตวเกบประจ ตวเหนยวนาและอปกรณขยายอนๆ ตอกนเปนวงจร

vA B = 1

สรางสญญาณแบบตางๆ โดยคาของตวอปกรณในวงจรจะเปนตวกาหนดคาความถของสญญาณทเกดขน ในการใชงานจรงวงจรกาเนดสญญาณจะประกอบมาจากอปกรณทสามารถปรบคาไดตวใดตวหนงหรอมากกวาหนงตว เพอทาการปรบคาความถของสญญาณทผลตขนและปรบอตราการขยายของวงจร ซงมตวอยางการกาเนดสญญาณอยหลายแบบดวยกนดงน

1. วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย (Hartley Oscillator)

R2

R1

L1

C

ov

V12+

V12−2L

ภาพท 1.3 วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย

วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย ทแสดงในภาพท 1.3 และ 1L 2L C เปนวงจรสรางสญญาณทมความถคงทใหกบวงจร ซงความถของวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลยหาไดจาก

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 4/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

CL

feq

o π21

=

(1.4) โดย 21 LLLeq ==

อตราการขยายของวงจรขนอยกบคาความตานทาน และ ซงในการกาเนดสญญาณจะตองมการปรบอตราขยายของวงจรทเหมาะสมโดยจะตองมอตราการปอนกลบของวงจรเทากบ 1 ดงนนทตวตานทาน จงเลอกใชคาความตานทานทสามารถปรบคาไดเพอปรบอตราการปอนกลบของวงจรนนเอง

1 2R R

2R2. วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต (Colpitts Oscillator)

R2

R1

C1

ov

C2

L1

V12+

V12−

ภาพท 1.4 วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต

วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต ดงแสดงในภาพท 1.4 ซงมลกษณะคลายกบวงจรกาเนดความถ

แบบฮารทเลย แตจะทาการสลบตาแหนงของตวเกบประจกบตวเหนยวนา ซงคาความถของวงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต หาไดจาก

eq

o LCf

π21

=

(1.5) โดย eqC สามารถหาไดจาก

21

21

CCCC

Ceq +=

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 5/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

และ เปนตวควบคมอตราการขยายในการกาเนดสญญาณ และเพอใหอตราขยายในการปอนกลบสญญาณเทากบ 1 ในการออกแบบวงจรกาเนดสญญาณจงตองมการพจารณาความสมพนธระหวางคาของ กบ

1R 2R

R C ดงตอไปน

1

2

1

2

CC

RR=

และมอตราการขยาย ( vA )

1

2

CC

Av ≥

3. วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร (Quadrature Oscillator)

R1

C1

ovR2

C2

R3

C3

V12+ V12+

V12− V12−

ภาพท 1.5 วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอรนจะไดสญญาณความถออกมา 2 สญญาณดวยกน สญญาณแรกไดจากเอาตพตของออปแอมปตวท 1 ซงเปนสญญาณรปซายน และสญญาณสวนท 2 เปนสญญาณทไดจากออปแอมปตวท 2 ซงประกอบเปนวงจรอนทเกรเตอรแบบกลบเฟส สญญาณทไดเปนสญญาณทถกเลอนเฟสออกไป 90๐ จากสญญาณเอาตพตของออปแอมปตวท 1 โดยคาความถของสญญาณทงสองจะเทากน สามารถหาคาความถไดจากสมการตอไปน

RCfo π2

1=

(1.6)

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 6/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

321 RRR == และ 321 CCC == โดยมความสมพนธของคาอปกรณในวงจรดงน

จากวงจรในภาพท 1.5 จะเหนวาตวตานทาน จะเปนตวตานทานทสามารถปรบคาไดเนองมาจากในทางปฏบตแลวเราไมสามารถทจะหาคาความตานทานและตวเกบประจทมคาเทากนทกประการมาใชงานได ดงนนเพอใหอตราขยายในการปอนกลบสญญาณมคาเทากบ 1 กสามารถทาไดโดยการปรบคาความตานทาน ซงกคอการจดอตราการปอนกลบของสญญาณ

3R

3R เอกสารอางอง

[1] Frank R.Dungan , Electronic Communications Systems , Internationnal Thomson Publishing (ITP) , Third Edition , 1997 , Chapter 2

[2] Roy Blake , Comprehensive Electronic Communication , West Publishing Company 610 Opperman Drive P.O. Box 64526 st.Paul MN 55164-0526 , 1997 , Chapter 2

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 7/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

ขนตอนการทดลอง

1. วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย R2

R1

L1

C

ov2 7 6

43V12−

V12+

2L

Hμ50 Hμ50

Ωk10

Ωk100

ภาพท 1.6 วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย 1.1 ออกแบบวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลยทสามารถผลตความถได 50 kHz

โดยใชสมการ ( )2121

LLCfo +=π

คาอปกรณทคานวณได F.C μ1010= เลอกใช F.C μ1000= 1.2 ประกอบวงจรดงภาพท 1.6 โดยใชคาอปกรณตามการทดลองในขอ 1.1

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 8/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

1.3 ใชออสซลโลสโคปวดสญญาณเอาตพต แลวปรบคา จนเกดเปนสญญาณซายนทมลกษณะ

ของรปคลนทดทสด แลวบนทกรปสญญาณทไดลงในภาพท 1.7 ov 2R

ภาพท 1.7 สญญาณเอาตพตทไดจากการทดลองวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย

1.4 เปรยบเทยบคาความถ of จากการทดลองในขอ 1.3 วามคาใกลเคยงกบความถ of ทกาหนดไว

หรอไม อยางไร คาทไดจากการทดลองมคาใกลเคยงกบคาทไดคานวณไว โดยคาทไดจากการทดลองจะม

คาตางกบทออกแบบไวเพยงเลกนอยเทานน คาความผดพลาดทเกดขนมานเนองจากคาของตวอปกรณทเลอกใชเปนคาทมอยจรง และตวอปกรณเองกยงมคาความผดพลาดของตวอปกรณดวย

1.5 ทดลองปรบ 2R เพมขนและลดลงสงเกตการเปลยนแปลงของรปคลน วามการเปลยนแปลงหรอ ov

ไม อยางไร

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 9/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

เมอปรบคาความตานทานเพมขนสญญาณทไดจะเปนสญญาณทมความผดเพยนของรปสญญาณมากขน และความถของสญญาณจะมการเปลยนแปลงเลกนอย หากปรบคาความตานทานลงสญญาณทไดจะมแอมปลจดลดลงและหายไปในทสด

1.6 อธบายการทางานของวงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลย วงจรกาเนดสญญาณแบบฮารตเลยเปนวงจรสรางสญญาณความถทสรางจาก และ1L 2L C

โดยทจะมตวตานทานในวงจรเปนตวจดอตราการขยายของวงจร ดงนนในการสรางสญญาณจงตองม การปรบคาอตราการขยายของวงจรใหเหมาะสมจงจะสามารถสรางสญญาณตามทตองการออกมาได

2. วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต R2

R1

C1

ov

C2

L1

362

47

Ωk100

Ωk10

V12+

V12−

Hμ100

ภาพท 1.8 วงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต

2.1 ออกแบบวงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต ทสามารถผลตความถได กาหนด kHz150 HL μ100= จงหาคาของตวเกบประจ

โดยใชสมการ LCC

CCfo

21

21

21 +

=π

คาอปกรณทคานวณได C1=0.012μF เลอกใช C1=0.010μF

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 10/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

จากความสมพนธของ อตราขยายของวงจร 1

2

1

2

CC

RR=

ดงนน C2=10C1 เลอกใช C2=0.100μF 2.2 ประกอบวงจรดงภาพท 1.8 โดยใชคาอปกรณ ตามขอ 2.1 2.3 ใชออสซลโลสโคปวดสญญาณเอาตพต แลวปรบคา จนเกดเปนสญญาณซายนทมลกษณะ

ของรปคลนทดทสด แลวบนทกรปคลนทได ov 2R

ภาพท 1.9 สญญาณทไดจากการทดลองวงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต

2.4 เปรยบเทยบคาความถ of จากการทดลองในขอ 2.3 วามคาใกลเคยงกบความถ of ทกาหนดไว

หรอไม อยางไร คาทไดจากการทดลองมคาทผดพลาดไปจากทออกแบบไว 25kHz คาความผดพลาดนเกดขนมาจากคาของอปกรณทเลอกใช ทงตวเกบประจทเลอกใช ซงเปนคาทมอยจรง และคาผดพลาดทเกดขนนยงขนอยกบความละเอยดในการปรบคาความตานทานดวย

2.5 ทดลองปรบ 2R เพมขนและลดลงสงเกตการเปลยนแปลงของรปคลน วามการเปลยนแปลงอยาง ov

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 11/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

ไร เมอปรบคาความตานทานเพมขนสญญาณทไดจะเปนสญญาณซายนทมความผดเพยนของรปสญญาณมากขน และความถของสญญาณจะมการเปลยนแปลงเลกนอย หากปรบคาความตานทานลงสญญาณทไดจะมแอมปลจดลดลงและหายไปในทสด

2.6 อธบายการทางานของวงจรกาเนดสญญาณแบบคอลบตต

เปนวงจรกาเนดสญญาณทสรางมาจากตวเหนยวนาและตวเกบประจทตอกนเปนวงจรเรโซแนนซแบบขนานเชนเดยวกนกบวงจรกาเนดสญญาณแบบฮาเลย ในการสรางวงจรกาเนดสญญาณจะตองมการปรบอตราขยายของวงจรดวยเพอใหกาเนดสญญาณเปนไปอยางตอเนอง

3. วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร

R1

C1

ovR2

C2

R3

C3

22

3 467

3 467

V12+V12+

V12− V12−

ภาพท 1.10 วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร

3.1 ออกแบบวงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร ทสามารถผลตความถได kHz1

เลอกใช C=0.010μF

โดยใชสมการ cf RCπ=

1

2

คาอปกรณทคานวณได R=15.915kΩ เลอกใช R=16kΩ

3.2 ตอวงจรดงภาพท 1.10 โดยใชคาอปกรณตามทไดเลอกไวในการทดลองขอท 3.1

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 12/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

3.3 ใชออสซลโลสโคปวดสญญาณเอาตพต แลวปรบคา จนเกดเปนสญญาณรปซายนทมลกษณะ 2R ของรปสญญาณทดทสด แลวบนทกรปสญญาณทไดลงในภาพท 1.11

ภาพท 1.11 สญญาณทไดจากการทดลองวงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร

3.4 เปรยบเทยบคาความถ of จากการทดลองในขอ 3.3 วามคาใกลเคยงกบความถ of ทกาหนดไว หรอไม อยางไร คาทไดจากการทดลองและคาทออกแบบไวมคาทใกลเคยงกน เนองจากคาของตวอปกรณทเลอกใชมคาใกลเคยงกบคาทออกแบบไว

3.5 ทดลองปรบ 3R เพมขนและลดลงสงเกตการเปลยนแปลงของรปคลน วามการเปลยนแปลงอยาง ov ไร เมอปรบคาตวามตานทานลดลงสญญาณทไดจะเปนสญญาณทถกคลบยอดของสญญาณ

และเมอปรบคาความตานทานเพมขนการปอนกลบของสญญาณจะนอยลงทาใหแอมปลจดของ สญญาณลดลงและหายไปในทสด

3.6 ออกแบบวงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร ทสามารถผลตความถได และบนทกผลการ kHz100

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 13/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

ทดลองลงในภาพท 1.12

จะไดคาของ C=100pF

R=15.915kΩ เลอกใช R=16kΩ

ภาพท 1.12 สญญาณทไดจากการทดลองวงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร

3.7 อธบายการทางานของวงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอร วงจรกาเนดสญญาณแบบควอเรเตอรเปนวงจรสรางสญญาณจากตวตานทานกบตวเกบ

ประจทตอรวมกนเปนวงจรสรางสญญาณ โดยจะมคาความตานทาน เปนตวปอนกลบสญญาณ R3ในการสรางสญญาณจะตองมการปรบอตราการปอนกลบสญญาณใหเหมาะสม วงจรสรางสญญาณ แบบนจะสรางสญญาณขนมา 2 สญญาณทมความถเทากน แตจะมมมเฟสของสญญาณตางกนอย 90๐

สรปผลการทดลอง

วงจรกาเนดสญญาณเปนวงจรททาหนาทสรางสญญาณทมความถและแอมปลจดของสญญาณคงท โดยวงจรจะประกอบดวย 3 สวนหลก คอ สวนแรกคอสวนททาหนาทกาเนดสญญาณ ซงสรางจากวงจรเรโซแนนซทประกอบดวย ตวเกบประจกบ ตวเหนยวนาและอปกรณสรางสญญาณอนๆ อก สวนทสองเปนวงจรขยายสญญาณกสรางจากออปแอมปทจะมตวตานทานเปนตวจดอตราการขยายของวงจร

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 14/14

224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1

สวนสดทายทขาดไมไดกคอสวนของการปอนกลบสญญาณทจะเปนตวควบคมระดบของสญญาณทสรางขนมาใหคงทตลอดเวลา

การทดลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ หนาท 15/14

บทท 5

สรป ปญหาและขอเสนอแนะ

ปรญญานพนธ เรองชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก มวตถประสงคเพอใชประกอบการเรยนการสอนวชา 224303 ปฏบตการระบบสอสาร 1 (Telecommunication Laboratory I) ในหลกสตรระดบปรญญาตรของภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ เนองจากวชานเปนวชาทเปดใหม ยงขาดชดทดลองทใชในการทดลองในหองปฏบตการ และระบบการสอสารแบบแอนะลอกกเปนพนฐานของระบบการสอสารทจะนาไปสระบบการสอสารทซบซอนยงขน ดงนนควรไดมการจดหาชดทดลองและใบประลอง ทงนกเพอทจะชวยใหการเรยนการสอนมประสทธภาพและบรรลตามวตถประสงคของหลกสตร เพราะฉะนนจงไดจดทาปรญญานพนธนขน ซงขอบเขตของปรญญานพนธประกอบดวย 5 สวน คอ สวนท 1 แผงทดลองวงจรหลก ประกอบดวย 1.1 แหลงจายไฟฟากระแสตรงคงท AV 112± 1 ชด

1.2 แหลงจายไฟฟากระแสตรงคงท AV 15± 1 ชด 1.3 แหลงกาเนดสญญาณ 2 ชด

สวนท 2 แผงทดลองวงจรยอย ทมลกษณะเปนวงจรกงสาเรจรปสามารถเปลยนอปกรณบางอยางไดจานวน 4 แผงทดลอง สวนท 3 ใบประลอง จานวน 18 หวขอการประลอง สวนท 4 เฉลยใบประลองทง 18 หวขอการประลอง สวนท 5 คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก

โดยขนตอนการปฏบตงานเรมจากการศกษาคาอธบายรายวชาและจากอาจารยผสอน แลวนามากาหนดเปนหวขอการทดลองทง 18 การทดลอง จากนนทาการกาหนดวตถประสงคเชงพฤตกรรมของแตละหวขอการทดลอง เพอนามาเปนแนวทางในการสรางชดทดลองหลกและแผงทดลองยอยตอไป หลงจากทาชดทดลองหลกและแผงทดลองยอยเสรจเรยบรอยแลวจงนาแผงทดลองทไดมาทาการทดลองตามใบประลอง เพอแกไขขอผดพลาดทเกดขนพรอมทงจดทาชดเฉลยใบประลองและคมอการใชงานชด

182

ทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก หลงจากปรญญานพนธนเสรจสมบรณแลวจะไดผลตามขอบเขตทกาหนดไวขางตนทกประการสามารถนามาใชประกอบการเรยนการสอนได ปญหาและการแกไข

1. บางหวขอการทดลองตองการสญญาณอนพตรปซายนทมแอมปลจดสงกวา แกไขโดย

ใชแหลงจายสญญาณจากภายนอกมาใชรวมดวย ppV −8

2. มการรบกวนจากสญญาณภายนอก สงผลใหสญญาณทเอาตพตของวงจรมสญญาณความถอนรบกวนมาดวย ทาการแกไขโดยนาตวเกบประจมาตอรวมในวงจรดวยทงในสวนของแหลงจายไฟ และในแผงทดลองยอย

ขอเสนอแนะ

1. แหลงกาเนดสญญาณทใชในชดทดลองควรเปนแหลงกาเนดสญญาณทสามารถปรบแอมปลจดของสญญาณรปซายนไดสงกวาน

2. เพอความสะดวกในการใชงานควรมจอแสดงคาความถของแหลงกาเนดสญญาณประกอบในชดทดลองหลกดวย

3. ชดทดลองนสามารถนาไปใชในการทดลองอนไดหากมการเพมอปกรณเครองวดตาง ๆ และแผงตอวงจรประกอบอยในชดทดลองหลกดวย

4. ขนาดของชดทดลองทสรางขนสามารถทาการปรบปรงใหมขนาดทเลกลง เหมาะแกการใชงานมากยงขน

183

บรรณานกรม ภาษาไทย กฤษณะ โดษะนนทและปญญา ศรกระจาง. ชดประลองอเลกทรอนกส ปรญญานพนธบณฑตคณะ

ครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ , 2536 . นรต ถงนาค. พฤตกรรมการสอนกลมการงานพนฐานอาชพ. มหาสารคาม : ภาควชาหลกสตรและ

การสอน คณะครศาสตร สถาบนราชภฏมหาสารคาม, 2536. มนฑา ธงอนเนตร. การเปรยบเทยบผลการสอนวชาเลขาคณต โดยวธกระบวนการแบงกลมสมพนธ

และวธการสอนแบบธรรมดาในชน ป. 5 อางโดย กฤษณะ โดษะนนทและปญญา ศรกระจาง. ชดประลองอเลกทรอนกส หนา 4 และ 8 ปรญญานพนธบณฑตคณะครศาสตรอตสาหกรรม

สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ, 2536. มนตชย เทยนทอง. อปกรณชวยสอน. กรงเทพฯ : สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ ยทธพงษ ไกยวรรณ. พฤตกรรมการสอนชางอตสาหกรรม. ภาควชาหตถศกษาและอตสาหกรรมศลป

คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย สถาบนราชภฏมหาสารคาม ละออ การณยวณชและคณะ. วธการสอนทวไป. อางโดยกฤษณะ โดษะนนทและปญญา ศรกระจาง.

ชดประลองอเลกทรอนกส. หนา 4 และ 8 ปรญญานพนธบณฑตคณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ, 2536.

วชย แหวนเพชร. เทคนคและวธการสอนอตสาหกรรมศกษา. กรงเทพฯ : คณะวชาอตสาหกรรมศกษา สถาบนราชภฏพระนคร, 2530.

สมบรณ สงวนญาต. เทคโนโลยทางการเรยนการสอน. กรงเทพฯ : โรงพมพการศาสนา, 2534. อบรม สนภบาล, และกญช องคสรพร. ประสบการณวชาชพภาคปฏบต. กรงเทพฯ : สานกพมพ

โอเดยนสโตร, 2523. ภาษาองกฤษ Cerman M. Manadis , Fundamentals of Trade and Industrlal Arts Teaching. Caloocan City , Phll :

Phillipping Graphic Arts Inc. , 1977. Frank R. Dungan , Electronic Communications Systems , Internationnal Thomson Publishing (ITP) , 3rd

184

Edition , 1997 , Chapter 2 . Gary M. Miller , Modern Electronic Communication , Prentice – Hall International , Inc. 3rd Edition

1988 , Chapter 2 , 3 and 5 . Henry Stark , Franz B.Tuteur , John B.Anderson , Modern Electrical Communications , Prentice Hill

International Editions , 2nd Edition , 1988 , Chapter 3 and 6 . J. Michael Mcmenamin , Applied Electronic Devices and

Analog ICs , The United States of America , 1995 , Chapter 17 .

John Markus , Communications Circuits Ready – Reference , McGraw – Hill Book , 1980, Chapter 2 . John Pearson , Basic Communication Theory , Prentice-Hall International (UK) Ltf. , 1992 , Chapter 12

and 13 . Kennedy Davis , Electronic Communication Systems , McGraw – Hill School Publishing , 4th Edition

1993 , Chapter 3 , 4 , 5 and 6 . Paul H. Young , Electronic Communication Techniques , Merrill Publishing , 3rd Edition , 1990 ,

Chapter 9 and 10 . Roy Blake , Comprehensive Electronic Communication , West Publishing Company 610 Opperman

Drive P.O. Box 64526 st.Paul MN 55164-0526 , 1997 , Chapter 2 and 6 . Simon Hayhin , Communication Systems , John Wiley & Sons , 2nd Edition , Chapter 3. Wayne Tomasi , Electronic Communication Systems Fundamentals Through Advanced , Prentice-

Hill Inc. , 3rd Edtion , Chapter 2 and 7 .

พ.ศ.2544 พ.ศ.2545ระยะเวลา

ขนตอน ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. ม.ค. พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย.

1. ศกษาขอมล

2. จดแบงหวขอการทดลอง

4. จดทาใบประลอง

5. ออกแบบแผงวงจรยอยแตละการทดลอง

6. ประกอบวงจรยอย

7. ทดสอบ

8. ออกแบบแผงทดลองหลก

9. ทดสอบ

10. ประกอบวงจรหลก

11. ทดสอบ

12. จดทาชดเฉลย

13. จดทาชดคมอการใชแผงทดลอง

3. กาหนดวตถประสงคแตละใบประลอง

14. จดทาปรญญานพนธ

เม.ย.

แผนผงเวลาการทางานตารางท 2

ผงเวลาทกาหนด ปฏบตการจรง

188

ภาคผนวก ข วงจร และลายวงจรพมพ

189

RELAY12V

D

B

SW

D51N4001

SCRT106D1 R14

1K

LED

C

A

R13100ZENER

D41N4001

D31N4001

R1220k

A

R1120k

A

D21N4001

R1020k

A

R920k

D11N4001

A

1

2

3

4

5

6

7

8

IC14N26

IC24N26

IC34N26

IC44N26

R11/5W

1 2

R31/5W

3 4

IC17805

IC27905

IC37812

IC47912

C33.3uF

R41/5W

R21/5W

C43.3uF

R51/5W

5 6

R71/5W

7 8

C53.3uF

R81/5W

R61/5W

C63.3uF

VinGND

VinVin

+12VVin

GND-12VVin

GND-5VVin

GND+5VVinC

D

GND

+5V

-5V

GND

+12V

-12V

C22200uF

C12200uF

BD1 A

B

AC 18 Vp-p

ภาพท 115 วงจรแหลงจายไฟตรง V12± และ V5±

190

ภาพท 116 ลายวงจรพมพ ของวงจรแหลงจายไฟตรง V12± และ V5±

191

+

+12V

-12V

+

+

+

C410uF

C210uF

C310uF

R710k

R85k

C1a0.001uF

C1b0.01uF

C1c0.1uF

C1d1uF

C1e10uF R2

4.7k

R1100k

R350k

R4500

R625k

S2SW-3WAY

R54.7k

S1SW-3WAY

R161k

S3SW-3WAY

Q12N3704

Q22N3704

Q32N3702

R910k

R1147

R1047

R121k

R1511

R14100

R131k

D11N914

D21N914

S4SW-3WAY

O / P

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

11

12

13

14

15

16

S5SW-5WAY

IC1XR 2206

-

ภาพท 117 วงจรแหลงกาเนดสญญาณทใชในชดทดลองหลก

ภาพท 118 ลายวงจรพมพของ วงจรแหลงกาเนดสญญาณทใชในชดทดลองหลก

192

ภาพท 119 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 1

ภาพท 120 ลายวงจรพมพของ แผงทดลองวงจรยอยแผนท 1

193

ภาพท 121 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 2

ภาพท 122 ลายวงจรพมพของ แผงทดลองวงจรยอยแผนท 2

194

ภาพท 123 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 3

ภาพท 124 ลายวงจรพมพของ แผงทดลองวงจรยอยแผนท 3

195

ภาพท 125 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 4

196

ภาพท 126 ลายวงจรพมพของ แผงทดลองวงจรยอยแผนท 4

คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก

คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก ชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอกนเปนชดทดลองทใชประกอบการเรยนการสอนในวชา 224302 ปฏบตการระบบสอสาร 1 (Telecommunication Laboratory I) ซงชดทดลองนแบงออกเปน 2 สวนทสาคญ คอ

1. แผงทดลองวงจรหลก 2. แผงทดลองวงจรยอย

1. แผงทดลองวงจรหลก ในแผงทดลองประกอบดวยอปกรณทสาคญ คอ

1. สวตช Power ใชเปนตวควบคมการทางานของแผงวงจรหลกทงหมด 2. แหลงจายไฟคงท 1 ชด AV 112±

3. แหลงจายไฟคงท 1 ชด AV 15±4. เครองกาเนดสญญาณ 2 ชด สามารถผลตความถได kHzHz 10010 − และสามารถสรางสญญาณตางๆ ไดดงน

- สญญาณรปซายน ppV −8 - สญญาณรปสามเหลยม ppV −14

- สญญาณรปสเหลยม ppV −20

ตาแหนงตาง ๆ บนชดทดลองหลก ตาแหนงตางๆ บนชดทดลองหลกทใชในการทดลองแยกออกเปน 2 สวนดวยกน สวนท 1 เปนสวนของแหลงกาเนดสญญาณดงแสดงในภาพท 1 สวนท 2 เปนสวนของแหลงจายไฟและจดตอแผงทดลองยอยดงภาพท 2 ซงในรายละเอยดของตาแหนงตางๆ ไดแสดงหมายเลขกากบดงน

1. สวตซ Power 2. สวตชเลอกรปรางสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 1 3. สวตชเลอกตวคณสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 1 4. สวตชปรบขนาดสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 1 5. สวตชปรบความถสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 1 6. ขว(+)จายสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 1 7. ขว(-)จายสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 1 8. สวตชเลอกรปรางสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 2

2 คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก

9. สวตชเลอกตวคณสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 2 10. สวตชปรบขนาดสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 2 11. สวตชปรบความถสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 2 12. ขว(+)จายสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 2 13. ขว(-)จายสญญาณของชดกาเนดสญญาณท 2

AMPLITUDE

FREQUENCY

x10

x1k

x100k

+ -OUTPUT

AMPLITUDE

FREQUENCY

x10

x1k

x100k

+ -OUTPUT

POWER

1

8 9 10

11 12 13

2 3 4

5 6 7

ภาพท 1 สวนของแหลงกาเนดสญญาณบนชดทดลองหลก

14. LED แสดงการลดวงจร 15. สวตช RESET 16. ขวของแหลงจายไฟฟากระแสตรง +12 โวลต 17. ขวของแหลงจายไฟฟากระแสตรง 0 โวลต (กราวด) 18. ขวของแหลงจายไฟฟากระแสตรง -12 โวลต 19. ขวของแหลงจายไฟฟากระแสตรง +5 โวลต 20. ขวของแหลงจายไฟฟากระแสตรง 0 โวลต (กราวด) 21. ขวของแหลงจายไฟฟากระแสตรง -5 โวลต 22. ทวางแผงทดลองยอย

3 คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก

+ 5 V

- 5 V

0 V

+ 12 V

- 12 V

0 V

RESET14

1516

1718

19

2120

22

ภาพท 2 สวนของแลงจายไฟบนชดทดลองหลก

2. แผงทดลองวงจรยอย ซงเปนแผงทดลองทเปนวงจรกงสาเรจรป สาหรบชดทดลองนมทงหมด 4 แผงทดลองดวยกน แผงทดลองแตละแผนจะตอเปนวงจรทไมสมบรณอย นกศกษาจะตองทาการตอวงจรตามใบประลองใหสมบรณกอนแลวจงสามารถทาการทดลองได ซงแตละแผงทดลองมลายละเอยดดงน แผนท 1 แผงทดลองแผนท 1 เปนแผงทดลองทใชประกอบการทดลองในหวขอตามใบประลองท 1 วงจรกาเนดสญญาณ ใบประลองท 2 วงจรจนดความถ และใบประลองท 3 วงจรกรองความถ ดงไดแสดงในภาพท 3

4 คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก

ภาพท 3 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 1 แผนท 2 แผงทดลองแผนท 2 เปนแผงทดลองทใชประกอบการทดลองในหวขอตามใบประลองท 4 ถง 11 ซงประกอบดวยหวขอการทดลองเรอง เฟสลอกลป วงจรควบคมอตราขยายแบบอตโนมต การมอดเลตเชงขนาดทง 3 แบบ และการดมอดเลตสญญาณ AM ดงแสดงในภาพท 4

5 คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก

ภาพท 4 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 2

แผนท 3 แผงทดลองแผนท 3 ใชประกอบการทดลองตามหวขอใบประลองท 12 ถง 15 ซงเปนการทดลองเรอง การมอดเลต - ดมอดสญญาณเชงความถ การมอดเลต - ดมอดเลตสญญาณเชงเฟส และใบประลองท 17 ควอดเรเตอรดเทคชน ดงแสดงในภาพท 5

6 คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก

ภาพท 5 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 3

แผนท 4 แผงทดลองนใชประกอบการทดลองในหวขอตามใบประลองท 16 การมลตเพลกซแบบแบงความถ และใบประลองท 18 วงจรสงเคราะหความถ ดงแสดงในภาพท 6

7 คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก

ภาพท 6 แผงทดลองวงจรยอยแผนท 4

ภาพท 7 ตวอยางแผงทดลองวงจรยอยทใชงานจรง

8 คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก

ลาดบขนตอนในการทดลองโดยสรป 1. เลอกแผงทดลองวงจรยอยใหตรงกบหวขอใบประลองทจะทาการทดลอง 2. ประกอบแผงทดลองวงจรยอยเขากบแผงทดลองวงจรหลก 3. ตอวงจรตามใบประลองใหสมบรณ 4. จายไฟใหกบวงจรการทดลอง โดยกด ON ทสวตช POWER 5. ทาการวดและบนทกผลการทดลองตามจดตาง ๆ ตามขนตอนการทดลองในแตละใบประลอง 6. เมอเสรจการทดลองใหหยดจายไฟใหกบวงจร โดยกด OFF ทสวตช POWER 7. ทาการรอวงจรทตอไว 8. เกบอปกรณทงหมดใหเรยบรอย

ขอควรระวง

เมอเกดการลดวงจรของชดทดลองหลก LED แสดงสภาวะจะสวางขนมา ใหทาการตรวจเชคการเชอมตอวงจรวามขอผดพลาดทใด จากนนทาการแกไขขอผดพลาดทเกดขน แลวกดสวตช RESET เพอใหชดทดลองหลกทางานตามปกต

9 คมอการใชงานชดทดลองระบบสอสารแบบแอนะลอก