บทที่ 19 การติดต่อระหว่างดิจิตอลกับอนาลอก

บทที่ 19 ::

การติดต่อระหว่างดิจิตอลกับอนาลอก

<<    19.1 การแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก  (D/A) 
<<    19.2 การแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล  (A/D)
<<    19.3 วงจรรวมในการแปลงระหว่างดิจิตอลและอนาล็อก

ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ จะต้องมีการเชื่อมโยงกันระหว่างสัญญาณอนาล็อกและสัญญาณดิจิตอล เนื่องจากอุปกรณ์ตรวจจับต่างๆ เช่น การตรวจจับสัญญาณแสงความร้อนและอุณหภูมิ ความเร็ว ตำแหน่ง ฯลฯ ต้องใช้อุปกรณ์ตรวจจับต่างๆ ซึ่งอุปกรณ์ดังกล่าวนี้ทำหน้าที่แปลง ปริมาณทางฟิสิกส์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า กล่าวสั้น ๆ คือ แปลงปริมาณทางฟิสิกส์เป็นแรงดัน ไฟฟ้า เช่น ตัวแปลงสัญญาณอุณหภูมิเป็นแรงดัน สามารถแปลงอุณหภูมิ 1 ต่อ 10 mV หรือตัวตรวจจับความเร็วรอบ สามารถแปลงความเร็วรอบ 100 รอบต่อนาทีเป็นแรงดัน 100 mV เป็นต้น ตัวตรวจจับเหล่านั้นให้ปริมาณแรงดันไฟฟ้าออกมา แรงดันไฟฟ้านี้คือสัญญาณอนาล็อกซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณทางฟิสิกส์ที่ตรวจจับได้ สัญญาณเหล่านี้เมื่อนำมาประมวลผลด้วยเครื่อง คอมพิวเตอร์จะต้องมีการแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอล เพื่อให้คอมพิวเตอร์ประมวลผลได้ และเมื่อ คอมพิวเตอร์ประมวลผลแล้ว ต้องการจะส่งสัญญาณกลับออกมาเป็นอนาล็อก จึงต้องมีวงจรแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นอนาล็อก ดังแผนภาพกรอบในรูปที่ ี่ 19.1 เป็นระบบดิจิตอลที่รับแรงดันอนาล็อกในย่าน 0-3 V มาแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลด้วยตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล และส่งสัญญาณดิจิตอลเข้า วงจรประมวลผลด้วยระบบดิจิตอล (Digital processing unit) เมื่อประมวล ผลแล้ว ถ้าต้องการแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นอนาล็อกด้วยวงจรตัวแปลง ดิจิตอลเป็นอนาล็อก จะได้แรงดันอนาล็อกด้านออก 0-3 V เหมือนกับสัญญาณแรงดันด้านเข้า

รูปที่ 19.1 แสดงระบบดิจิตอลเชื่อมต่อกับสัญญาณอนาล็อก

19.1 การแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก (D/A) การแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก หมายถึง การแปลงน้ำหนักของรหัสตัวเลขฐานสองผ่านวงจรแปลงให้เป็นแรงดันอนาล็อก วงจรดังกล่าวเรียกว่า วงจรแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก ลักษณะแสดงดังรูปที่ 19.2 (ก) เป็นวงจรแปลงสัญญาณดิจิตอล 4 บิต ให้เป็นแรงดันอนาล็อก ตัวอย่างการแปลงที่เข้าใจ ง่ายอาจออก แบบวงจรแปลงให้แปลงน้ำหนักของตัวเลขฐานสองให้เป็นแรงดันในอัตราส่วน 1:1 เช่นรหัส 0000 = 0 โวลต์และรหัส 1000 = 8 โวลต์ เป็นต้นดังแสดงตารางการแปลงดังรูปที่ 19.2 (ข)

รูปที่ 19.2 แสดงแผนภาพกรอบและตารางการแปลรหัสดิจิตอล 4 บิต เป็นแรงดันอนาล็อก

จากตารางในรูปที่ 19.2 (ข) จะเห็นว่าสามารถแปลงแรงดันอนาล็อกได้จาก 0-15 โวลต์ ตามน้ำหนักของตัวเลขฐานสอง ซึ่งอาจกำหนดการ คำนวณแรงดันอนาล็อกเอาต์พุตได้ดังสมการ

ตัวอย่างที่ 19.1 วงจรแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นอนาล็อกขนาด 8 บิต เมื่อมีรหัสดิจิตอลฐานสอง เท่ากับ 00110010 วงจรมีแรงดันด้านออก เท่ากับ 1.0 V จงหาค่าคงที่ของแรงดัน และวงจรนี้จะให้แรงดันอนาล็อกสูงสุดเท่าไร

ตัวอย่างที่ 19.2 วงจรแปลง D/A ขนาด 5 บิต มีแรงดันอนาล็อกด้านออก 0.2 V เมื่ออินพุตคือ 00001จงหาค่าแรงดันเอาต์พุตเมื่ออินพุตคือ 11111 ที่น้ำหนักของ LSB = 1 แรงดัน = 0.2 V ดังนั้น ที่น้ำหนัก 2 แรงดัน = 0.2 x 2 = 0.4V 4 แรงดัน = 0.2 x 4 = 0.8 V 8 แรงดัน = 0.2 x 8 = 1.6 V 16 แรงดัน = 0.2 x16 = 3.2 V แรงดัน ที่รหัส 5 บิต = 11111 คือ = 3.2 + 1.6 + 0.8 + 0.4 + 0.2 = 6.2 V

การแยกชัด (Resolution) หรือขนาดของค่าคงที่ K (Step size) หมายถึงช่วงห่างระหว่างขั้นของการเปลี่ยนแปลงแรงดันอนาล็อก เอาต์พุต ตัวอย่างเช่น ในรูปที่ 19.2 วงจร D/A ขนาด 4 บิต มีค่า K = 1 V นั่นคือมีความละเอียดของการแยกชัด 1 โวลต์ ( Resolution = 1 V ) เมื่อนำมาต่ออินพุต 4 บิต เข้ากับเอาต์พุตของวงจรนับขนาด 4 บิต ดังรูปที่ 19.3 จะเห็นว่าแรงดัน จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจาก 0 V ถึง 15 V รวม 16 ขั้น ความละเอียดของแรงดันขั้นละ 1 V เมื่ออินพุตดิจิตอล 0000 แรงดัน = 0 V และเมื่ออินพุตดิจิตอล 1111 (ค่าเต็มสเกล) จะได้ = 15 V หรืออาจเรียกว่าวงจรนี้มีค่า Step size = 1 V

รูปที่ 19.3 แสดงเอาต์พุตอนาล็อกของวงจร D/A ขนาด 4 บิต

ตัวอย่างที่ 19.3 วงจร D/A จากตัวอย่างที่ 9.2 จงหาค่า เมื่อดิจิตอลอินพุตคือ 10001 วิธีทำ Step size = 0.2 V อินพุต = 1710 = (0.2 V) x17 = 3.4 V

ร้อยละของการแยกชัด (Percentage resolution) ค่าความละเอียดของแรงดันในการแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นอนาล็อกแต่ละขั้น สามารถเทียบได้ในร้อยละกับค่าแรงดันเต็มสเกลสูงสุด เช่น จากวงจรในรูปที่ 19.3 ค่าแรงดันเอาต์พุตเต็มสเกลคือ 15 V เมื่ออินพุตดิจิตอล เป็น 1111 ค่าการแยกชัดของแรงดันแต่ละขั้นคือ 1 V ดังนั้นค่าร้อยละของค่าการแยกชัดคือ

ตัวอย่างที่ 19.4 วงจรแปลง D/A ขนาด 10 บิต มีค่า K = 10 mV จงหาค่าแรงดันเอาต์พุตเต็มสเกล และค่าร้อยละของการแยกชัด

ตัวอย่างที่ 19.5 จากแผนภาพในรูปที่ 9.4 เป็นการควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแส ตรง วงจรแปลง D/A หรือ DAC รับสัญญาณดิจิตอลจากคอมพิวเตอร์ จ่ายกระแสใน ย่าน 0-2 mA ให้กับวงจรขยายกระแสเพื่อควบคุมความเร็วของ มอเตอร์ในย่าน 0-1000 rpm กำหนดให้ Step size ของความเร็วรอบเท่ากับ 2 rpm อยากทราบว่าข้อมูล ดิจิตอลอินพุตที่จะควบคุมมอเตอร์ให้ความเร็วสูงสุด 1000 rpm มีจำนวนบิตเท่าไร รูปที่ 19.4

ตัวอย่างที่ 19.6 จากวงจรควบคุมมอเตอร์ในรูปที่ 9.4 ถ้าต้องการให้มอเตอร์หมุนที่ความเร็วรอบ 326 rpm ต้องป้อนข้อมูลอินพุต ดิจิตอลขนาด 9 บิต มีค่าเท่าไร

วงจร D/A ที่มีข้อมูลดิจิตอลอินพุตเป็นรหัส BCD เนื่องจากรหัส BCD เป็นรหัสของเลขฐานสองแบบหนึ่งที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย และในระบบดิจิตอลยังมีการใช้งานวงจรแบบ D/A ที่มีอินพุตเป็น BCD ตัวอย่างเช่น D/A ที่มีอินพุต BCD ขนาด 8 บิต ดังรูปที่ 19.5 รหัสBCD 1 หลัก ต้องใช้เลขฐานสองเท่ากับ 4 บิต ดังนั้นอินพุต BCD ขนาด 8 บิต จะต้องใช้เลขฐานสองแทนเท่ากับ 8 บิต กำหนดให้ BCD หลักบนคือ MSD ประกอบด้วย และ BCD หลักล่างคือ LSD ประกอบไปด้วย จำนวน 2 หลัก จะเขียนแทนเลขฐานสิบได้ตั้งแต่ 00 ถึง 99 และน้ำหนักของแต่ละบิตจะมีค่า 8 4 2 1 เท่ากันทุกดิจิต แต่ดิจิตหลักสิบต้องคูณน้ำหนักด้วย 10 และดิจิตหลักร้อยต้องคูณน้ำหนักแต่ละบิตด้วย 100 เป็นต้น

รูปที่ 19.5 แสดง D/A ที่มีอินพุตเป็นรหัส BCD 2 หลัก

จะเห็นว่ารหัส BCD จะมีการเปลี่ยนแปลงทางอินพุต 00-99 (100 ครั้ง) ดังนั้นแรงดันอนาล็อกที่เอาต์พุตจึงมี Step จำนวน 100 Step และ Step size จะเท่ากับค่าน้ำหนักของบิต A (บิตที่มีค่าต่ำสุด หรือ LSB)

ตัวอย่างที่ 19.7 จากวงจร D/A ในรูปที่ 9.5 ถ้าน้ำหนักของ A = 0.1 V จงหาค่าของสิ่งต่อไปนี้ (1) Step size (2) แรงดันเอาต์พุตเต็มสเกล และ % การแยกชัด (3) V out เมื่อ = 0101 และ = 1000 วิธีทำ (1) Step size คือน้ำหนักของบิต LSB ของ LSD = 0.1 V (2) แรงดันเอาต์พุตเต็มสเกล เนื่องจากมี Step ทั้งหมด 99 Step (3) หาค่าน้ำหนักของแต่ละบิตดังนี้

วงจรแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก 1. D/A แบบโครงข่ายตัวต้านทาน วงจรพื้นฐานของการแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นอนาล็อก ประกอบไปด้วยวงจร 2 ส่วนดังแสดงในรูปที่ 19.6 คือวงจรแปลงดิจิตอล 4 บิตเป็นอนาล็อก ประกอบไปด้วยวงจรส่วนที่ 1 คือโครงข่ายตัวต้านทาน และส่วนที่ 2 คือ วงจรขยายผลรวม สำหรับวงจรขยายผลรวมจะใช้วงจร รวมออปแอมป์เป็นอุปกรณ์สำคัญในการทำงาน

รูปที่ 19.6 แผนภาพกรอบแสดงวงจรแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก

ลักษณะของออปแอมป์ดังรูปที่ 19.7 (ก) ประกอบไปด้วยอินพุต คือ อินพุตอินเวอร์ติ้ง และอินพุตนอนอินเวอร์ติ้ง วงจรขยายออปแอมป์ที่ใช้ใน การแปลง D/A คือวงจรขยายแบบกลับเฟส ดังแสดงในรูปที่ 19.7 (ข)

รูปที่ 19.7 ออปแอมป์และวงจรขยายแบบกลับเฟส

อัตราขยายแรงดันของวงจรในรูปที่ 9.7 (ข) คือ อัตราขยายแรงดัน (A)

โดยปกติเมื่อต้องการให้ค่า เป็น 1 ควรกำหนดค่า และค่าแรงดันเอาต์พุตของวงจรจะมีค่าเป็นลบ ดังนั้นการคำนวณค่าแรงดัน จึงต้องติดเครื่องหมายลบด้วย การกำหนดค่าความต้านทานโครงข่ายทางด้านอินพุต 4 บิต จากแผนภาพกรอบรูปที่ 19.6 สมมุติว่าให้ค่า ความต้าน ทานในโครงข่ายมีน้ำหนักเท่ากับรหัสของเลขฐานสอง คือ 8, 4, 2 และ 1 k ดังรูปที่ 19.8 (ก) โดยต่ออินพุต D กับ = 1 k ต่อ อินพุต C กับ = 2 k ต่ออินพุต B กับ = 4 k และต่ออินพุต A กับ = 8 k โดยให้อินพุต A คือ LSB และ D คือ MSB และให้ = 1 k ดังนั้นจะเห็นว่าอัตรา ส่วนของ A v ที่อินพุต D จะเป็น 1 ที่อินพุต C จะเป็น ที่อินพุต B จะเป็น และที่อินพุต A จะเป็น 1/8 ถ้ากำหนดแรงดันของลอจิก “5” = 5V และแรงดันของลอจิก “0” = 0 V จะสามารถหาค่าของ V out ได้จากสมการด้านล่าง

รูปที่ 9.8 วงจร D/A ขนาด 4 บิต และตารางความจริงแสดงการเปรียบเทียบค่าข้อมูลดิจิตอล 4 บิต กับแรงดันด้านออกของวงจร

ดังนั้นเมื่อแทนค่าแรงดัน และ ตามน้ำหนักของรหัสดิจิตอล ดังตารางในรูปที่ 19.8 (ข) จึงสามารถคำนวณค่าแรงดันอนาล็อก เอาต์พุตได้ดังที่แสดงในตาราง ตัวอย่างเช่น เมื่อ DCBA = 1010 จะหาค่าแรงดัน ได้ว่า

จะเห็นว่าวงจรในรูปที่ 19.8 (ก) นี้มีค่าความละเอียดของขั้นเท่ากับน้ำหนักของแรงดันที่ LSB คือ 1/8 x 5V = 0.625 V และเมื่อสังเกตในตาราง จะพบว่า กับ FMSB เสมอ เช่น กรณีวงจรในรูปที่ 9.8 (ก) คือ

2. D/A แบบ R/2R แลดเดอร์ วงจรแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อกที่ผ่านมาเมื่ออินพุตมีจำนวนบิตมากขึ้น เช่น D/A ขนาด 12 บิต จะเกิดปัญหาเรื่องค่าความต้านทานที่ LSB จะมีค่าสูงมากประมาณ 2 M ซึ่งมีปัญหาในการหาค่าความต้านทานค่าต่าง ๆ ที่แตกต่างกันถึง 12 ค่า จึงมีการออกแบบวงจรที่ใช้ค่าความต้านทานน้อยๆ เช่น วงจร D/A แบบ R/2R แลดเดอร์ ดังแสดงในรูปที่ 19.9 ซึ่งใช้ตัวต้านทานเพียง 2 ค่าเท่านั้นคือ และ ทำให้ออกแบบและ สร้างวงจรแปลง D/A ได้ง่ายยิ่งขึ้น

รูปที่ 19.9 วงจร D/A 4 บิต แบบ R/2R แลดเดอร์ สำหรับสมการคำนวณค่าแรงดันอนาล็อกเอาต์พุตคือสมการ 9.3 เมื่อ B = ค่าเลขฐานสิบของอินพุตดิจิตอล 4 บิต

ตัวอย่างที่ 19.8 จากวงจร D/A ในรูปที่ 19.9 ถ้า = 5 V จงหาค่า Step size แรงค่าแรงดันอนาล็อก เอาต์พุตเต็มสเกลของวงจร << Go To Top

19.2 การแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (A/D) 19.2.1 วงจร A/D แบบสัญญาณลาดเอียง วงจรการแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล วงจรพื้นฐานแสดงในรูปที่ 19.10 นั่นคือด้านอินพุตของวงจรรับแรงดันอนาล็อก และวงจร A/D ทำหน้าที่แปลงแรงดันอนาล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิตอลขนาด 4 บิต ค่าแรงดันต่ำสุด 0 V จะได้รหัสดิจิตอลเอาต์พุต 4 บิต เท่ากับ 0000 และที่ค่าแรงดันอินพุตสูงสุด (+3 V) จะได้รหัสดิจิตอลเอาต์พุต 4 บิต เท่ากับ 1111

รูปที่ 19.10 แผนภาพกรอบของวงจรแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลขนาด 4 บิต

สำหรับแผนภาพกรอบของวงจร A/D โดยละเอียดจะประกอบไปด้วย 4 ส่วน ดังแสดงในรูปที่ 19.11 คือ 1. วงจรเปรียบเทียบ ทำหน้าที่เปรียบเทียบแรงดันอนาล็อกอินพุตที่จุด A กับแรงดันป้อนกลับที่จุด B เพื่อส่งสัญญาณลอจิกไปควบคุมสัญญาณนาฬิกา 2. เกตแอนด์ ทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิด – ปิดสัญญาณนาฬิกา เพื่อป้อนเข้าวงจรนับ 3. วงจรนับบีซีดี วงจรนับรหัสบีซีดีขนาด 4 บิต เพื่อแสดงผลการนับตามจำนวนพัลส์ที่เกตแอนด์จ่ายออกมา และส่งสัญญาณดิจิตอลไปยังวงจร D/A 4. วงจรแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก ทำหน้าที่แปลงรหัสดิจิตอลที่แสดงผลทางไบนารีเอาต์พุตให้เป็นแรงดันอนาล็อกเพื่อป้อนกลับไปยังอินพุต Bซึ่งแรงดันนี้จะเป็นแรงดันของสัญญาณลาดเอียง

รูปที่ 19.11 แผนภาพกรอบแสดงส่วนประกอบของวงจร A/D แบบสัญญาณลาดเอียงขนาด 4 บิต

การทำงานของวงจรเปรียบเทียบแรงดัน มีลักษณะของวงจรเปรียบเทียบแรงดัน มีอินพุตรับแรงดันอนาล็อก 2 อินพุต คือ A และ B เพื่อ เปรียบเทียบกัน ดังแผนภาพกรอบในรูปที่ 19.12 ผลของการเปรียบเทียบแรงดันคือ ถ้าแรงอินพุต A>B เอาต์พุต x = 1 และถ้าอินพุต B>A (A<B) เอาต์พุต x = 0

รูปที่ 19.12 แผนภาพกรอบของวงจรเปรียบเทียบแรงดัน

วงจรภายในของวงจรเปรียบเทียบแรงดัน จะใช้วงจรออปแอมป์เปรียบเทียบแรงดันดังรูปที่ 19.13 (ก) เมื่อแรงดันอนาล็อกที่อินพุต A เท่ากับ 1.5 V มากกว่าแรงดันแอนลอกที่อินพุต B (0 V ) ดังนั้นแรงดันเอาต์พุตของออปแอมป์เท่ากับ 4 V เท่าแรงดันซีเนอร์ที่เอาต์พุตของออปแอมป ์ เอาต์พุตจะเป็นลอจิก “1” (A>B = 1) และในรูปที่ 19.13 (ข) เมื่อให้แรงดันที่อินพุต B เท่ากับ 2V ดังนั้นแรงดันที่ B มากกว่าที่อินพุต A ผล คือแรงดันเอาต์พุตของวงจรจะได้ 0 V (ลอจิก “0”) นั่นคือ (B>A=0)

รูปที่ 19.13 การทำงานของวงจรเปรียบเทียบแรงดันที่ใช้ออปแอมป์

การใช้งานวงจรการแปลงแรงดันอนาล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอลที่เห็นได้ชัดเจน เช่นวงจรโวลต์มิเตอร์ชนิดแสดงผลด้วยตัวเลข เมื่อนำโวลต์มิเตอร์ ์ไปวัดแรงดันอนาล็อก เช่น แรงดันขนาด 7V วงจร A/D จะรับค่าแรงดันอนาล็อกเข้ามาและเปลี่ยนเป็นรหัสดิจิตอลเพื่อแสดงผลที่ จอภาพของมิเตอร ์ให้ได้ 7 V เป็นต้น แผนภาพกรอบของดิจิตอลโวลต์มิเตอร์ แสดงในรูปที่ 19.14

รูปที่ 19.14 แผนภาพกรอบดิจิตอลโวลต์มิเตอร์

จากแผนภาพกรอบของดิจิตอลโวลต์มิเตอร์ สามารถออกแบบและสร้างได้โดยกำหนดให้โวลต์ มิเตอร์แสดงผลด้วยตัวเลข 7 ส่วน 1 หลัก แสดงค่าได้ ตั้งแต่ 0-9 โวลต์ มีตัวถอดรหัสดิจิตอล 4 บิต เป็นเลขฐานสิบ รับข้อมูลดิจิตอล 4 บิต มาจากวงจรแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล ตัวถอดรหัสนี้ใช้ทีทีแอลเบอร ์ 7447 เป็นตัวขับการแสดงผลเลข 7 ส่วนชนิดแอโนดร่วม ข้อมูลดิจิตอล 4 บิต กำเนิดจากวงจรนับเลขฐานสองเบอร์ 7493 (ดังรูปที่ 19.15) ควบคุมการ รีเซตวงจรนับที่ขา R0(1) ขา สัญญาณนาฬิกาต่อผ่านแอนด์เกตเบอร์ 7408 ซึ่งอินพุตที่หนึ่งของแอนด์เกตต่อกับสัญญาณนาฬิกาภายนอก และอินพุตที่สอง ต่อกับเอาต์พุตของวงจรเปรียบเทียบแรงดัน โดยใช้ออปแอมป์เบอร์ 741ไบแอสด้วยแรงดัน สำหรับวงจรรวมทีทีแอล ไบแอสด้วยแรงดัน +5 V วงจรเปรียบเทียบแรงดันมี 2 อินพุต อินพุต A ต่อกับแรงดันอนาล็อกภายนอก และอินพุต B ต่อกับแรงดันลาดเอียงที่ป้อนมาจากวงจร D/A วงจร D/A นี้มีขนาด 4 บิต ซึ่งต่อสัญญาณดิจิตอลอินพุตมาจากเอาต์พุตของวงจรนับเลขฐานสอง รายละเอียดแสดงในวงจรรูปที่ 19.15

รูปที่ 19.15 วงจรดิจิตอลโวลต์มิเตอร์แสดงผลด้วยตัวเลข 7 ส่วน 1 หลัก

การทำงานของวงจรในรูปที่ 19.15 อธิบายโดยละเอียดได้ดังนี้ สมมุติให้มีแรงดันอินพุตอนาล็อกเท่ากับ 2 V และเอาต์พุตของวงจรนับถูกรีเซตที่ 0000 ขณะนี้วงจรเปรียบเทียบแรงดันระหว่างอินพุต A และ B แรงดันที่ A มากกว่า B (A = 2 และ B = 0 V) วงจรเปรียบเทียบแรงดันให้ลอจิก “1” ที่เอาต์พุต ดังนั้นแอนด์เกตจึงทำงานได้ ส่งสัญญาณนาฬิกาพัลส์ที่ 1 เข้าสู่อินพุต Clock ของวงจรนับเลขฐานสอง วงจรนับจะปรากฏเอาต์พุต 4 บิต คือ 0001 รหัสเลขฐานสองนี้ถูกตัวถอด รหัส ถอดรหัสเป็นเลข 1 ฐานสิบ แสดงที่ตัวแสดงผลเลข 7 ส่วน โดยติดสว่างที่ส่วน B และ C ใน ขณะเดียวกันเอาต์พุต 0001 จ่ายเข้าวงจร D/A ด้วยลอจิก “1” ที่บิต A มีแรงดันประมาณ 3.2 V จ่ายผ่าน R = 150 k ทางด้านอินพุตของ ออปแอมป์ ทำให้แรงดัน V out ของออปแอมป์เท่ากับ -1 V เนื่องจาก

แรงดัน -1 V นี้จะป้อนกลับไปสู่อินพุต B ของวงจรเปรียบเทียบแรงดัน ผลคือที่ อินพุต A=2 V , B = -1 V นั่นคือ A>B = 1 แอนด์เกตทำงานอีก ครั้งส่งสัญญาณนาฬิกาพัลส์ที่สองเข้าวงจรนับ วงจรนับจะให้เอาต์พุต 4 บิต เท่ากับ 0010 เช่นกัน ทำให้ ของวงจร D/Aมีแรงดันเท่ากับ -2 V แรงดันนี้ป้อนกลับไปยังอินพุต B ของวงจรเปรียบเทียบแรงดันจะพบว่าแรงดัน A = +2 V ที่ B = -2 V ที่อินพุต + ของออปแอมป์จะมีแรงดัน 0V พอด ี ดังนั้นแรงดันเอาต์พุตของวงจรเปรียบเทียบจะเป็น 0 V คือลอจิก “0” ทำให้แอนด์เกตไม่ทำงาน สัญญาณนาฬิกาจะไม่ถูกส่งไปยังวงจรนับการแสดงเลข ผลจะแสดงเลข 2 ค้างอยู่ หมายความว่า แรงดันอนาล็อกอินพุต 2 V ถูกแสดงเป็นสัญญาณดิจิตอล และปรากฏเป็นเลข 2 ที่ตัวแสดงผลเลข 7 ส่วน

19.2.2 วงจร A/D แบบแฟลช วงจรแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลแบบแฟลช เป็นวงจรการแปลงสัญญาณที่มีความเร็วสูงกว่า A/D แบบสัญญาณลาดเอียง และถ้าเป็น A/D แบบ แฟลชที่มีจำนวนบิตเอาต์พุตมากๆ ขนาดของวงจรจะใหญ่กว่าแบบอื่นๆ เช่น A/D แบบ Flash ขนาด 8 บิต ต้องใช้วงจรเปรียบเทียบแรงดันถึง 255 ตัว เป็นต้น เพราะต้องใช้ตัวเปรียบเทียบแรงดัน 1 บิตต่อ 1 ตัว หรือ A/D แบบแฟลชขนาด 10 บิต ต้องใช้วงจรเปรียบเทียบแรงดัน 1023 วงจร เป็นต้น หลักการทำงานของ A/D แบบแฟลช จะใช้วงจรขนาด 3 บิต อธิบายดังรูปที่ 19.16 (ก)

รูปที่ 19.16 วงจรแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลขนาด 3 บิต แบบแฟลช และตารางการทำงานของวงจร

เมื่อพิจารณาวงจร A/D แบบแฟลช ขนาด 3 บิต จากรูปที่ 19.16 ด้านอินพุตของวงจร 3 บิต จะมีตัวเปรียบเทียบแรงดันที่ใช้ออปแอมป์ เท่ากับ = 7 ตัว ในรูปคือ โดยอินพุตลบของออปแอมป์ทุกตัวต่อร่วมกันเป็นจุดรับแรงดันอนาล็อกอินพุต () และขาอินพุต บวกของออปแอมป์เปรียบเทียบแรงดันแต่ละตัวต่อเข้ากับจุด A- G ของวงจรแบ่งแรงดัน ซึ่งจุดต่อ A มีแรงดัน +1 V จุดต่อ B มีแรงดัน +2 V และจุดต่อ C D E F G มีแรงดัน +3 V + 4 V +5 V +6 V และ +7 V ตามลำดับ การทำงานของวงจรเริ่มต้นที่แรงดันอนาล็อกด้านเข้าที่อินพุต ถ้ามีค่าน้อยกว่า 1 V เอาต์พุตของออปแอมป์เปรียบเทียบแรงดันทุกตัว จะเป็น “1” เนื่องจากไม่มีออปแอมป์ตัวใดทำงาน เมื่อ > 1V แต่ไม่เกิน 2 V ออปแอมป์ตัว C1 จะทำงาน ตัวเข้ารหัสจะส่งเอาต์พุต 3 บิตเป็น 001 ดังตารางในรูปที่ 19.16 (ข) นั่นคือแรงดันอนาล็อก 1 V เอาต์พุตดิจิตอลเท่ากับ 1 10 เช่นกัน และเมื่อ > 2V แต่ไม่เกิน 3 V ออปแอมป์ ตัวที่ C2 จะทำงานในขณะที่ C1 ยังทำงานอยู่ ผลคือดิจิตอลเอาต์พุตของตัวเข้ารหัสจะเป็น 010 หรือ 210 และเมื่อแรงดันอนาล็อกอินพุตมีค่าเพิ่ม ขึ้นครั้งละ 1 V ดิจิตอลเอาต์พุตจะเปลี่ยนแปลงไปตามลำดับเช่นกัน เมื่อแรงดันอินพุต > 7 V ดิจิตอลเอาต์พุตจะเปลี่ยนแปลงไปตามลำดับเช่นกัน เมื่อแรงดันอินพุต > 7 V ดิจิตอลเอาต์พุตคือ 111 หรือ 710 วงจร A/D แบบแฟลช จะใช้เวลาในการแปลงระหว่างแรงดันอนาล็อกเป็นรหัสดิจิตอลน้อยมากเนื่องจากความไวของออปแอมป์และตัวเข้ารหัส ตัวอย่างเช่น A/D เบอร์ AD9002 แปลงแรงดันอนาล็อกเป็นดิจิตอลขนาด 8 บิต มีความเร็วของเวลาในการแปลงน้อยกว่า 10 nS เป็นต้น การตอบสนองความถี่ด้านเข้าของแรงดันอนาล็อกอินพุต วงจร A/D ทำงานได้ในย่านการเปลี่ยนแปลงค่าเป็นคลื่นไซน์ได้ไม่เกิน บิต ดังนั้น ความถี่สูงสุดของสัญญาณอินพุตที่วงจร A/D จะทำงานได้ คือ

ตัวอย่างที่ 19.9 จงหาค่าความถี่ตอบสนองสูงสุด A/D ขนาด 8 บิต เบอร์ AD9002 เมื่อ TC ของวงจรมีค่า 10 nS วิธีทำ

ในกรณีที่ต้องการเพิ่มค่าความถี่ตอบสนองของสัญญาณอนาล็อกด้านเข้าของวงจร A/D ต้องใช้วงจรขยายแบบสุ่มและเก็บค่า (Sample and Hold Amplifier) ดังแสดงในรูปที่ 19.17 ต่อเข้าด้านอินพุตของวงจร A/D

รูปที่ 19.17 วงจรขยายแบบสุ่มและเก็บค่า

แรงดันอนาล็อกอินพุตเข้าทางขาบวกของ และสวิตช์อนาล็อกถูกควบคุมโดยสัญญาณควบคุมการสุ่มและเก็บค่า เพื่อทำงานร่วมกับ ในการควบคุมแรงดันอนาล็อกเอาต์พุตของ A2 ที่จะต่อเข้ากับอินพุตของวงจร A/D มีค่าคงที่เสมอ จากรูปที่ 19.17 โดบเมื่อสวิตช ์ปิด จะประจุด้วยแรงดันอินพุต ขณะนี้เป็นเวลาสุ่มค่า โดยที่แรงดันที่ จะมีค่าคงที่เท่ากับ และเมื่อสวิตช์เปิด วงจรพร้อมจะรับ แรงดันอินพุตตัวใหม่ ดังนั้นจะเห็นว่าแรงดันด้านออกของวงจรจะมีค่าคงที่เท่ากับแรงดันตกคร่อม ตลอดเวลา เนื่องจากความเร็วของสวิตช ์สูงมาก ทำให้ผลการตอบสนองความถี่ด้านอินพุตของวงจร A/D สูงขึ้นตามความเร็วของการสวิตช์

ตัวอย่างที่ 19.10 วงจรขยายแบบสุ่มและเก็บค่า ดังรูปที่ 19.17 ต่อเข้ากับอินพุตของ A/D ขนาด 8 บิตในตัวอย่าง 19.10 ถ้าเวลาการสวิตซ์ ของวงจร 5 nS จงหาความถี่ตอบสนองสูงสุดของวงจร << Go To Top

19.3 วงจรรวมในการแปลงระหว่างดิจิตอลและอนาล็อก 19.3.1 วงจรรวมเบอร์ AD558 สำหรับวงจรรวมเบอร์ AD558 เป็นวงจรรวมที่ทำหน้าที่ D/A ขนาดอินพุต 8 บิตสามารถต่อรับคำสั่งการเลือกแอดเดรสจาก ไมโครโพรเซสเซอร์ได้โดยตรง มีคุณลักษณะพิเศษที่สร้างขึ้นมาให้ทำงานกับระบบคอมพิวเตอร์และไมโครโพรเซสเซอร์ได้ จึงมี คุณสมบัติที่ดีเด่นพอสรุปได้ดังนี้ ก. ถูกเรียกใช้จากไมโครโพรเซสเซอร์ได้โดยตรง ข. สามารถเขียนข้อมูลจากบัสข้อมูลจากระบบเข้าเก็บไว้ไนรีจิสเตอร์ภายในตัวเองได้เมื่อถูกไมโครโพรเซสเซอร์เรียกใช้งาน ค. เมื่อถูกปลดออกจากระบบแล้ว ยังมีข้อมูลสุดท้ายค้างอยู่ภายในรีจีสเตอร์บัฟเฟอร์ของมัน สำหรับวงจรรวมเบอร์ AD558 มีคุณลักษณะดังกล่าวครบถ้วน และเป็นวงจรรวมที่แปลงรหัสดิจิตอล 8 บิต ออกเป็นแรงดันอนาล็อก ให้เอาต์พุตสำหรับเลือกใช้งานได้ 2 ระดับ คือ = 0 ถึง 2.55 V และ = 0 ถึง 10.00 V วงจรรวมเบอร์ AD558 มี 12 ขา มีลักษณะแผนภาพกรอบดังแสดงในรูปที่ 19.18

รูปที่ 19.18 แผนภาพกรอบของ AD558

คุณสมบัติของ AD558 ขา 1-8 เป็นดิจิตอลอินพุตขนาด 8 บิต ภายในมีรีจีสเตอร์ขนาด 8 บิต รับข้อมูลเมื่อถูกไมโครโพรเซส เซอร์เรียกใช้ได้ทันที โดยขา 1 เป็น LSB และขา 8 เป็น MSB ขา 9 เป็นขา ขาเลือกใช้งานวงจรรวมโดยรับข้อมูลควบคุมมาจากตัวถอดรหัสตำแหน่งของ ไมโครโพรเซสเซอร์ ถ้าจะให้ AD558 ทำงาน ต้องเป็น “0” ขา 10 เป็นขา ใช้สำหรับต่อกับขาควบคุมการอ่าน/เขียน ของไมโครโพรเซสเซอร์ เมื่อขา 9 และ 10 ได้รับสัญญาณลอจิกควบคุมเป็น “1” วงจรรวมนี้จะถูกปลดออกจากระบบ แต่ยังคงทำหน้าที่ D/A ต่อไปโดยให้ Vout เท่ากับค่าหลังสุด ขา 11 ขาไบแอสด้วยแรงดัน +4.5 V ถึง +16.5 V ขา 12 เป็นขา GND ของวงจรดิจิตอลภายใน ขา 13 เป็นขา GND ของวงจรอนาลอกภายใน ขา 14 เป็นขา Select ใช้เลือกแรงดัน Vout ถ้าต่อลง GND จะเลือก = 0-10 V และถ้าต่อขา 14 กับ ขา 16 จะเลือกค่า Vout = 0 – 2.55 V ขา 15 ขา Sense ใช้สำหรับต่อร่วมกับขา 16 เพื่อแก้ปัญหาแรงดันตกในสายกรณีต่อสาย ยาว เกินไป ขา 16 เป็นขา ที่ให้แรงดันอนาล็อก เมื่อวัดเทียบกับ GND (ขา 13) หมายเหตุ : 1. เมื่อเลือก = 0 – 10 V ค่า Step ของแรงดันต่อบิตเท่ากับ 40 mV วงจรใช้งานดังรูป ที่ 19.19 (ก) 2. เมื่อเลือก = 0 - 2.55 V ค่า Step ของแรงดันต่อบิตจะเท่ากับ 10 mV วงจรใช้งาน ดังรูปที่ 19.19 (ข)

รูปที่ 19.19 แสดงวงจรการเลือกเอาต์พุตของ AD558

19.3.2 วงจรรวมเบอร์ ADC0804 วงจรรวมเบอร์ ADC0804 เป็นวงจรแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลเอาต์พุตขนาด 8 บิต เอาต์พุตเป็นเลขฐานสอง มีขา 20 ขา ตัวถังแบบ DIP ลักษณะการจัดวางขาแสดงในรูปที่ 19.20 รายละเอียดและหน้าที่ของแต่ละขามีดังนี้ ขา 1 คือขา รับสัญญาณการเลือกทำงานจากไมโครโพรเซสเซอร์ ขา 2 คือขา (Read) ขาควบคุมการอ่านข้อมูล จาก ADC0804 โดยสัญญาณควบคุมมา จากไมโครโพรเซสเซอร์ ขา 3 คือขา (Write) ขาควบคุมการเขียนข้อมูลลงใน ADC0804 โดยสัญญาณควบคุมมา จากไมโครโพรเซสเซอร์ ขา 4 คือขา CLK in รับสัญญาณนาฬิกาจากภายนอก ขา 5 คือขา (Interrupt) รับสัญญาณอินเตอร์รัพท์มาจากไมโครโพรเซสเซอร์ (ADC0804 ออกแบบมาให้ใช้กับไมโครโพรเซสเซอร์ ขนาด 8 บิตโดยตรงใช้ได้หลาย เบอร์ เช่น Z80, 8085, 6502 และ 6800 เป็นต้น) ขา 6 คือขา (+) เป็นอินพุตรับแรงดันบวก ขา 7 คือขา (-) เป็นอินพุตรับแรงดันลบ (0 V) ขา 8 คือขา A GND จุดดินของวงจรอนาล็อกภายใน ADC0804 ขา 9 คือขา Vref /2 เป็นอินพุตรับแรงดันอ้างอิง ขา 10 คือขา D GND จุดดินของวงจรดิจิตอลภายใน ADC0804 ขา 11-18 คือขา Digital output ขา 11 คือ D7 (MSB) และขา 18 คือขา D0 (LSB) ขา 19 คือขา CLK out เป็นอินพุตสำหรับต่อตัวต้านทานภายนอกสำหรับสัญญาณนาฬิกา ขา 20 คือขา (or Ref) เป็นขาจ่ายกำลังไฟฟ้า +5 VDC

รูปที่ 19.20 การจัดวางขาวงจรรวมเบอร์ ADC0804

วงจรรวม ADC0804 โครงสร้างของวงจรดิจิตอลภายในเป็นแบบซีมอส มีความเร็วในการแปลงสัญญาณแต่ละรอบเท่ากับ 100 โครงสร้างภายในเป็นแบบ Successive approximationหรือแบบประมาณค่าต่อเนื่อง และรับแรงดันแอนะลอกอินพุตได้ ในย่าน 0 ถึง +5 V ด้านเอาต์พุต 8 บิต ดิจิตอลมีลอจิก 3 สถานะ เป็นบัฟเฟอร์ทำให้ต่อเข้ากับบัสข้อมูลของระบบไมโครโพรเซสเซอร์ ์โดยตรง สะดวกต่อการใช้งาน ค่าความแยกชัดต่อบิตคือ 19.6 mV (เมื่อ = +5 V ดังนั้น Steps = = 19.6 mV) ความถี่ของสัญญาณที่เหมาะสมคือ ค่าในคู่มือกำหนด R = 10 และ C = 150 pF, R และ C นี้ต่อขา CLK out และ CLK in ดังรูปที่ 19.20 เมื่อแทนค่า R =10 , C = 150 pF จะได้ความถี่ของสัญญาณภายในเท่ากับ 606 kHz แต่ถ้าใช้ สัญญาณนาฬิกาภายนอก ต้องต่อเข้าที่ขา CLK in และเปิดวงจรขา CLK out ที่ความถี่ 606 kHz เวลาในการแปลงข้อมลแต่ละรอบคือ 100 การต่อจุดดินของวงจรรวม ADC0804 ควรแยกกันระหว่างจุดต่อของดิจิตอล และจุดดินของอนาล็อก (จะเห็นว่าในรูปที่ 9.20 และ 19.21 จะใช้สัญลักษณ์จุดดินต่างกัน) เนื่องจากในระบบดิจิตอลมีสัญญาณรบกวนมากกว่า อาจทำให้การทำงานไม่สมบูรณ์ได ้ สำหรับอินพุต Vref /2 เป็นตัวกำหนดผ่านของการรับแรงดันอนาล็อกอินพุตและกำหนดค่าความแยกชัด (mV) ดังตารางต่อไปนี้

ตารางที่ 19.1

วงจรการต่อวงจรรวมเบอร์ ADC0804 กับระบบไมโครโพรเซสเซอร์ และไดอะแกรมเวลาของสัญญาณ และ แสดงในรูปที 19.21 (ก), (ข) เมื่อ ADC0804 ได้รับคำสั่ง และ มาจากไมโครโพรเซสเซอร์ จะใช้เวลาใน การแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลประมาณ 100 จากนั้น ไมโครโพรเซสเซอร์จะสั่ง และ เพื่ออ่านข้อมูลดิจิตอลจาก ADC0804 เข้าสู่บัสข้อมูลของไมโครโพรเซสเซอร์ ดังแสดงในไดอะแกรมเวลาในรูปที่ 19.21 (ข)

รูปที่ 19.21 แสดงการต่อ ADC0804 กับระบบไมโครโพรเซสเซอร์และไดอะแกรมเวลาแสดงการแปลง สัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอล

รูปที่ 19.21 (ต่อ) << Go To Top

<<    กลับหน้าหลัก

<<  บทที่ 19

การประยุกต์ใช้วงจรดิจิตอลจากเงื่อนไขที่กำหนด

:: บทที่ 20 ::

<<     20.1 การออกแบบวงจรคอมไบเนชั่นจากเงื่อนไข
<<     20.2 การออกแบบวงจรซีเควนเชียลจากเงื่อนไข
<<     20.3 การประยุกต์ใช้วงจรรวมในการแปลงระหว่างดิจิตอลและอนาล็อก 

การศึกษาวิชาการออกแบบระบบดิจิตอล ผลที่เราคาดหวังจากการศึกษาคือการที่สามารถที่จะนำสิ่งที่ได้ศึกษามาประยุกต์ใช้ได้ ดังนั้นในบท นี้เราจะศึกษาตัวอย่างการประยุกต์ใช้วงจรดิจิตอลแบบต่างๆ ที่ได้ศึกษามา เพื่อเป็นแนวทางในการนำไปใช้งานต่อไป

20.1 การออกแบบวงจรคอมไบเนชั่นจากเงื่อนไข ตัวอย่างที่ 20.1 จงออกแบบวงจรเลือกเส้นทางตามแผนผังที่กำหนดให้ โดยเลือกเส้นทางที่สั้นและ เดินทางได้รวดเร็วที่สุดโดยการโยกสวิตซ์ เลือกดังรูปด้านล่าง รูปที่ 20.1 แผนผังเส้นทางที่กำหนด

วิธีทำ (1) วิเคราะห์ Output จากตารางความจริง - จากความเป็นไปได้ในการสับสวิทซ์ ได้ทีละ 2 สวิทซ์ จะได้ 6 สถานะ - เมื่อพิจารณาระยะทางแล้ว Hwy 4 และ Hwy 5 จะไม่ได้ใช้เพราะระยะทางไกล

รูปที่ 20.2 แสดงการพิจารณาเส้นทาง

(2) จากการพิจารณาเส้นทางต่างๆ สามารถสรุปเป็นตารางได้ดังตารางด้านล่าง

(3) สามารถสรุปสภาวะที่จะให้ LED ติดได้ดังนี้

(4) จากตารางเขียนสมการลอจิกได้ดังนี้

(5) เมื่อนำสมการลอจิกมาต่อเป็นวงจรจะได้ดังรูป

รูปที่ 20.3 วงจรที่ได้จากการออกแบบ

(6) จากวงจรสามารถออกแบบด้วยภาษา VHDL ได้ดังนี้

library ieee; Use ieee.std_logic_1164.all; ------------------------------------------ Entity Trip_Genis is Port( A,B,C,D: in std_logic; Hwy1,Hwy2,Hwy3,Hwy6,: out std_logic); End Music_Step ; ---------------------------------------- Architecture behv of Trip_Genis is Begin Process(A,B) Begin Hwy1<= ( (not A) and B (not C) and D) or ( (not A) and B and C and (not D)) or ( A and B and (not C) and (not D)) ; Hwy2<= ( (not A) and B and C and (not D)) or ( A and (not B) and C and (not D)) ; Hwy3<= ( (not A) and B and (not C) and D) or ( A and and ( not B) and (not C) and D); Hwy6<= ( (not A) and (not B) and C and D); End Process; End behv ; รูปที่ 20.4 แสดงการออกแบบวงจรด้วยภาษา VHDL << Go To Top

20.2 การออกแบบวงจรซีเควนเชียลจากเงื่อนไข ตัวอย่างที่ 20.2 จงออกแบบวงจรเครื่องให้จังหวะเครื่องดนตรีโดยมีเงื่อนไขดังต่อไปนี้ (1) แสดงผลการนับจังหวะเป็นตัวเลข 1 หลัก (2) แสดงผลการนับจังหวะด้วย LED 4 ดวง ตามห้องของจังหวะดนตรี (3) แสดงผลการนับด้วยเสียงโดยใช้บัซเซอร์ วิธีทำ (1) ออกแบบ Block Diagram ของวงจรเครื่องให้จังหวะเครื่องดนตรี รูปที่ 20.5 Block Diagram ของวงจรเครื่องให้จังหวะเครื่องดนตรี

(2) ออกแบบวงจร Counter และ Decoder (ก) ออกแบบวงจร Counter นับ 4 เป็นส่วนของ Sequential Circuit

รูปที่ 20.6 วงจรส่วนของ Sequential Circuit (ข) ออกแบบวงจรDecoder เป็นส่วนของ Combination Circuit

(3) ใช้ผัง K-map ในการลดรูปสมการ

ตารางสภาวะวงจร Decoder

รูปที่ 20.7 แสดงการลดรูปสมการด้วยแผนผังคาร์โนห์

(4) วงจรที่ได้จากสมการ ในผัง K-map

รูปที่ 20.8 วงจรในส่วนของการถอดรหัสที่ได้จากการลดรูปสมการ

(5) จากวงจรนำมาเขียนภาษา VHDL ได้ดังนี้

library ieee; Use ieee.std_logic_1164.all; ------------------------------------------ Entity Music_Step is Port( A,B: in std_logic; a_s,b_s,c,d,e,f,g,Led1,Led2,Led3,Led4: out std_logic); End Music_Step ; ---------------------------------------- Architecture behv of Music_Step is Begin Process(A,B) Begin a_s <= A xor B; b_s <= '1'; c <= (not B) or B; d <= A xor B; e <= (not A) and B; f <= A and B; g <= B or A; Led1 <= (not A )and (not B); Led2 <= (not A )and B; Led3 <= A and (not B); Led4 <= A and B; End Process; End behv ; รูปที่ 20.9 แสดงการนำวงจรที่ได้จากการลดรูปมาเขียนสมการ << Go To Top

20.3 การประยุกต์ใช้วงจรรวมในการแปลงระหว่างดิจิตอลและอนาล็อก จากวงจรการแปลงอนาลอกเป็นดิจิตอล และดิจิตอลเป็นอนาล็อกในบทที่แล้ว เราสามารถนำวงจรรวมมาประยุกต์ใช้ได้ดังตัวอย่างด้านล่างนี้ วงจรการต่อ ADCO804 เพื่อทดสอบการทำงานในกระบวนการแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลแสดงในรูปที่ 20.9 โดยต่อแรงดันอนาลอกอินพุตเข้าที่ขา (+) และ (-) ต่อจุดดินใช้ R 10 k เป็นชนิดปรับค่าได้ปรับค่าแรงดันด้านเข้าของวงจรตั้งแต่ 0 ถึง 5.12 V สวิตช์สตาร์ท (Start) ต่อเข้า กับขา WR และ INTR สำหรับขา CS และ RD ต่อลงจุดดิน ขาสัญญาณนาฬิกา CLK out, CLK in ต่อ R, C ภายนอก โดยใช้สัญญาณนาฬิกาภายใน ADC0804 และขา Vref /2 เปิดวงจร ดังนั้นจะรับ ได้ 0-5 V และมีค่าความแยกชัดเท่ากับ 19.6 mV ต่อบิต เมื่อปรับค่า R 10 k ด้านอินพุต ไปตำแหน่งต่ำสุด ( = 0 V) ไบนารีเอาต์พุตจะเป็น “0” ทั้ง 8 บิต และเมื่อปรับค่า R 10 k ไปตำแหน่งสูงสด ( - 5 V) ไบนารีเอาต์พุตจะเป็น “1” ทั้ง 8 บิต

รูปที่ 20.10 วงจรการทดสอบ ADC0804 ทำหน้าที่เป็นตัวแปลง A/D

เมื่อนำวงจรรวมเบอร์ ADC0804 ไปสร้างประยุกต์เป็นมิเตอร์วัดแสง (Light meter) ได้ดังรูปที่ 20.10 โดยต่อโฟโต้เซลล์ในวงจรคือ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงค่า R ของโฟโต้เซลล์จะทำให้แรงดันตกคร่อม (แรงดัน Vin) เปลี่ยนแปลงไป ผลคือข้อมูลดิจิตอลเอาต์พุตจะเปลี่ยนแปลง ไปตามปริมาณความสว่างของแสงที่ตกกระทบโฟโต้เซลล์ ()

รูปที่ 20.11 วงจรการวัดแสงด้วย ADC0804

วงจรการวัดแสงด้าย ADC0804 สามารถดัดแปลงให้แสดงผลกับตัวแสดงผลเลข 7 ส่วน ชนิดแอโนดร่วม โดยใช้ตัวขับชนิดทีทีแอลเบอร์ 7447 ดังรูปที่ 20.11 โดยใช้ดิจิตอลเอาต์พุตเพียง 4 บิต และใช้สัญญาณนาฬิกาความถี่ 1Hz จากวงจรอะสเตเบิลที่ใช้ไทม์เมอร์ เบอร์ 555 เพื่อให้วงจรรวม ADC0804 อ่านค่าการเปลี่ยนแปลงความสว่างของแสงที่ตกกระทบ ทุก 1 วินาที

รูปที่ 20.12 วงจรวัดแสงที่แสดงผลด้วยตัวเลข 7 ส่วน อ่านค่าทุก 1 วินาที