// คู่มือและใบงานประกอบแล็บ
ใช้โต๊ะแล็บจำลองให้คุ้ม
- เลือก “โหลดการทดลอง” ด้านบนโต๊ะ หรือกดปุ่มในใบงาน ทุกอย่างตั้งให้อัตโนมัติ
- เครื่องกำเนิดสัญญาณ: เลือกรูปคลื่น → เลือกพารามิเตอร์ (Freq, Ampl, Offset …) → พิมพ์ค่าพร้อมหน่วยย่อ เช่น
2.5kหรือหมุนปุ่ม → อย่าลืม OUTPUT ON - สโคป: AUTO ช่วยเริ่ม · ภาพไม่นิ่งให้ดู TRIGGER · ค่าที่วัดอยู่ในตารางใต้ปุ่ม
- “คัดลอกลิงก์การตั้งค่านี้” เก็บทุกปุ่มไว้ในลิงก์ ส่งให้คนอื่นเปิดได้ภาพเดิม
ส่วนประกอบของโต๊ะแล็บ
| ส่วน | ทำอะไรได้ | อ่านทฤษฎี |
|---|---|---|
| เครื่องกำเนิดสัญญาณ (FG-25) | ไซน์ สี่เหลี่ยม แรมป์ พัลส์ นอยส์ รูปคลื่น Arb · ความถี่ แอมพลิจูด ออฟเซต เฟส ดิวตี้ · AM FM PWM Sweep Burst · Load High-Z/50 Ω · เพิ่มนอยส์ · OUTPUT | เครื่องกำเนิดสัญญาณ |
| บอร์ดทดลอง | 15 วงจร พร้อมผังวงจรและตำแหน่งโพรบ ใส่ค่าชิ้นส่วนเองได้ · กล่องทฤษฎีคำนวณค่าที่ควรได้พร้อมรหัสสูตร | RC RLC · ออปแอมป์ · งานประยุกต์ |
| สโคปแนวตั้ง CH1 CH2 | V/div · Position · DC/AC/GND · เมนูโพรบ 1×/10× · BW 20 MHz · Invert | แนวตั้ง |
| สโคปแนวนอน | Time/div · Position · Y–T / X–Y | แนวนอน |
| ทริกเกอร์ | Level · 50% · CH1/CH2/EXT (SYNC ของ FG) · ขอบขึ้น/ลง · Auto/Normal/Single · RUN/STOP · SINGLE | ทริกเกอร์ |
| Math · Cursor | 1+2, 1−2, 1×2, FFT · เคอร์เซอร์เวลาและแรงดัน (ลากบนจอ) | Math · FFT |
| ตัวโพรบ | สวิตช์ 1×/10× บนตัวโพรบ · ทริมเมอร์ชดเชย (มีผลเมื่ออยู่ที่ 10×) | โพรบ |
| ACQ · DISPLAY | Average 16 ครั้ง · ค้างภาพ (persistence) | เฉลี่ยลดนอยส์ |
ทุกการทดลองเปิดตรงได้จากลิงก์ เช่น /learn/function-generator/simulator/#preset=rc-square ดูรายการทั้งหมดใน ดัชนีการทดลอง
ใบงาน 16 การทดลอง
เรียงจากพื้นฐานไปขั้นสูง กดปุ่ม “โหลดการตั้งค่า” แล้วโต๊ะแล็บด้านบนจะตั้งค่าให้และเลื่อนขึ้นไปให้ ทำตามขั้นตอน ตอบคำถาม แล้วค่อยเปิดเฉลย ค่าที่วัดในสโคปจำลองอาจต่างจากตัวเลขในเฉลยเล็กน้อยจากความละเอียด 8 บิตและนอยส์ เหมือนเครื่องจริง
อ่านค่าไซน์: Vpp ความถี่ และ Vrms พื้นฐาน
เป้าหมาย: อ่านค่าจากกราติคูลและเทียบกับการวัดอัตโนมัติ
- นับช่องแนวตั้งจากยอดถึงยอด คูณ V/div
- นับช่องของหนึ่งคาบ คูณ Time/div
- คำนวณ Vrms จาก Vpp แล้วเทียบกับตารางวัด
เฉลย
4 ช่อง × 0.5 V = 2 Vpp · 5 ช่อง × 200 µs = 1 ms → 1 kHz · V ตรงกับตาราง (Vpp บนจออาจแสดง 2.04 V เพราะ ADC 8 บิตปัดค่ายอด)
ดิวตี้ ค่าเฉลี่ย และ RMS ของพัลส์ พื้นฐาน
เป้าหมาย: แยกค่าเฉลี่ย ค่า RMS และค่า RMS เฉพาะส่วน AC
- สี่เหลี่ยม 0–4 V ดิวตี้ 25 % อ่าน Vavg, Vrms, Vrms (AC)
- คำนวณด้วยสูตรแล้วเทียบ
- เปลี่ยนดิวตี้เป็น 50 % และ 75 % ดูการเปลี่ยน
เฉลย
V · V · V
ออฟเซต DC กับคัปปลิง AC/DC พื้นฐาน
เป้าหมาย: เห็นว่าคัปปลิง AC ตัดอะไรออก
- ไซน์ 2 Vpp ออฟเซต 1 V ดู Vmax Vmin Vavg Vrms ที่คัปปลิง DC
- เปลี่ยน CH1 เป็น AC แล้วดูใหม่
เฉลย
DC: 2 V, 0 V, 1 V และ V · AC: ภาพเลื่อนลงมากลางจอ Vavg ≈ 0 และ Vrms ≈ 0.707 V
ทำไมค่าไม่ตรงกับที่ตั้ง: Load 50 Ω พื้นฐาน
เป้าหมาย: เข้าใจความต้านทานขาออก 50 Ω และการตั้ง Load
- โหลดชุดแรก: เครื่องตั้ง Load 50 Ω แต่ต่อเข้าสโคป 1 MΩ ตรง ๆ อ่าน Vpp
- โหลดชุดที่สอง: เครื่องตั้ง High-Z แต่ต่อตัวต้านทาน 50 Ω (terminator) อ่าน Vpp
- แก้ทั้งสองกรณีให้ได้ 2 Vpp
เฉลย
ชุดแรกได้ราว 4 Vpp (สองเท่า) ชุดที่สองได้ราว 1 Vpp (ครึ่งเดียว) แก้โดยตั้ง Load ให้ตรงกับโหลดจริง: สโคป 1 MΩ → High-Z · โหลด 50 Ω → 50 Ω
ภาพวิ่ง: แก้ทริกเกอร์ พื้นฐาน
เป้าหมาย: เข้าใจระดับ ขอบ และโหมดทริกเกอร์
- ภาพวิ่งเพราะระดับทริกเกอร์ 2.5 V แต่สัญญาณสูงสุด 1 V กด 50% แล้วดูสถานะมุมซ้ายบนจาก AUTO เป็น T'D
- ชุดที่สอง: เปลี่ยนขอบเป็นขึ้น/ลง ดูจุดที่ภาพเริ่มกลางจอ ลองหมุนระดับให้เกินสัญญาณในโหมด Normal
เฉลย
ระดับต้องอยู่ในช่วงสัญญาณ · โหมด Normal ที่ระดับเกินสัญญาณจะค้างภาพสุดท้ายไว้ (สถานะ WAIT) ไม่วาดใหม่ ต่างจาก Auto ที่วาดเองแต่ภาพวิ่ง
ชดเชยโพรบ 10× พื้นฐาน
เป้าหมาย: ปรับทริมเมอร์ให้คลื่นสี่เหลี่ยมจากขั้ว Probe Comp แบน
- CH1 ชดเชยเกิน CH2 ชดเชยขาด ระบุว่าช่องไหนเป็นแบบไหน
- หมุนทริมเมอร์ในกล่อง PROBE จนยอดแบนทั้งสองช่อง
- ลองสับสวิตช์โพรบเป็น 1× แต่ไม่เปลี่ยนเมนูช่อง ค่าเปลี่ยนไปเท่าไร
เฉลย
เกิน = มุมพุ่ง · ขาด = มุมมน · สวิตช์ 1× แต่เมนู 10× ค่าบนจอจะใหญ่ไป 10 เท่า และมีคำเตือนในกล่องโพรบ
แบนด์วิดท์ เวลาขาขึ้น และโพรบ 1× กลาง
เป้าหมาย: แยกเวลาขาขึ้นของสัญญาณ สโคป และโพรบ
- ชุดแรก: สี่เหลี่ยม 1 MHz ที่ 5 ns/div วัดเวลาขาขึ้น เครื่องกำเนิดสัญญาณมีขอบ 8 ns สโคป 100 MHz
- เปิด BW 20M แล้ววัดใหม่
- ชุดที่สอง: CH1 โพรบ 10× CH2 โพรบ 1× วัดเวลาขาขึ้นทั้งสองช่อง
เฉลย
ns · BW 20 MHz: ns → ns · โพรบ 1× (≈ 6 MHz): ราว 60 ns ขอบโค้งชัดเจน
อเลียสซิง: ภาพนิ่งแต่ความถี่ผิด กลาง
เป้าหมาย: เห็นผลของอัตราสุ่มที่ไม่พอ
- อ่านความถี่ที่จอแสดงที่ 5 ms/div
- คำนวณอัตราสุ่มจริงจาก 10,000 จุด แล้วหาความถี่อเลียส
- หมุน Time/div ลงทีละขั้นจนเห็นความถี่จริง (ดู Sa/s ที่หัวจอ)
เฉลย
kSa/s · Hz · ที่ 200 ns–1 µs/div จะเห็น 1 MHz
หาค่าคงตัวเวลา τ ของ RC พื้นฐาน
เป้าหมาย: อ่าน τ สามวิธีแล้วเทียบกับ
- วิธี 63.2 %: ใช้เคอร์เซอร์แรงดันวางที่ 0 V และ 2.53 V แล้วเคอร์เซอร์เวลาวัดจากขอบถึงจุด 63.2 %
- วิธีเวลาขาขึ้น: อ่าน Rise ในตาราง แล้วหาร 2.2 (หมุน Time/div เป็น 100 µs/div ก่อน)
- เปลี่ยน C ในบอร์ดเป็น 22n ทำซ้ำ
เฉลย
(ราว 2 ช่องที่ 50 µs/div) · Rise ≈ 221 µs · C = 22 nF: τ = 221 µs
ความถี่ตัด −3 dB และเฟส −45° กลาง
เป้าหมาย: หาความถี่ตัดสองวิธีและวัดเฟสด้วยลิสซาจู
- ชุดแรก: อ่านอัตราส่วน Vpp₂/Vpp₁ และเฟสที่ 1.583 kHz
- เปลี่ยนความถี่เป็น 500 Hz และ 5 kHz บันทึกค่า
- ชุดที่สอง (XY): อ่าน และ จากวงรีแล้วคำนวณเฟส
เฉลย
ราว 0.707 (−3 dB) และ −45° · 500 Hz: −0.4 dB, −17° · 5 kHz: −10.4 dB, −72° (เทียบ CH1 ที่ขั้วจึงใช้ kHz) · วงรี: → 45°
RLC: เรโซแนนซ์และการแกว่ง กลาง
เป้าหมาย: หา , Q, แบนด์วิดท์ จากโดเมนความถี่และโดเมนเวลา
- ชุดแรก (ไซน์ ขาออกคร่อม R): หาความถี่ที่เฟสเป็น 0° แล้วหา , ที่อัตราส่วนเหลือ 0.707
- ชุดที่สอง (สี่เหลี่ยม ขาออกคร่อม C): วัดยอดเกินสองยอดที่ห่างกันหนึ่งคาบ หา δ และ Q
เฉลย
ชุดแรก: = 5.03 kHz, R รวม 150 Ω → Q = 2.11, ≈ 3.98 kHz, ≈ 6.37 kHz · ชุดที่สอง: R รวม 60 Ω → Q ≈ 5.3, δ ≈ 0.60, ยอดถัดกันลดลงราว 1.8 เท่า
เรกติไฟเออร์และริปเปิล พื้นฐาน
เป้าหมาย: วัดยอด ริปเปิล และ DC เทียบสูตร
- ครึ่งคลื่น: อ่าน Vmax, Vpp ของ CH2 (ริปเปิล) และ Vavg
- เปลี่ยน C เป็น 4.7 µF ริปเปิลลดลงกี่เท่า
- บริดจ์: ริปเปิลต่างจากครึ่งคลื่นอย่างไร (ดูความถี่ริปเปิล)
เฉลย
ครึ่งคลื่น: ยอดราว 4.2 V ริปเปิลราว 0.36 Vpp (สูตรให้ 0.42) DC ราว 4.0 V · C 4.7 µF ริปเปิลลดราว 4.7 เท่า · บริดจ์: ริปเปิลที่ 2 kHz ยอดลดลงจาก 2V_f
คลิปเปอร์และแคลมเปอร์ พื้นฐาน
เป้าหมาย: เห็นการทำงานของไดโอดในวงจรรูปคลื่น
- คลิปเปอร์: อ่านระดับที่ตัด เพิ่มแอมพลิจูด ระดับตัดเปลี่ยนไหม
- แคลมเปอร์: อ่าน Vmax Vmin ของขาออก เทียบ และ
เฉลย
คลิปเปอร์ ±0.70 V แทบไม่เปลี่ยนตามแอมพลิจูด (เพิ่มเล็กน้อยจากความต้านทานไดโอด) · แคลมเปอร์ −0.70 ถึง 5.26 V ()
ออปแอมป์: เกนและการอิ่มตัว พื้นฐาน
เป้าหมาย: วัดเกนและเฟสของวงจรกลับเฟส หาขาเข้าสูงสุดก่อนตัดยอด
- วัดอัตราส่วนและเฟส เทียบ
- ชุดที่สอง: ขาเข้า 8 Vpp อ่าน Vmax Vmin ของขาออก
- ลดแอมพลิจูดจนยอดกลับมาโค้ง จดค่า
เฉลย
อัตราส่วน 4.68 เฟส 180° · อิ่มตัวที่ราว ±13.5 V · ขาเข้าสูงสุดราว 5.8 Vpp
ออปแอมป์: GBW และสลูว์เรต กลาง
เป้าหมาย: แยกขีดจำกัดเชิงเส้น (GBW) กับไม่เชิงเส้น (สลูว์เรต)
- ชุดแรก: เกน 100 ที่ 50 kHz อ่านขาออกและเฟส ลดความถี่ลงเป็น 5 kHz
- ชุดที่สอง: LM741 เกน 10 ที่ 20 kHz ดูรูปทรงขาออก เปลี่ยนเป็น TL081
- ในชุดที่สอง ลดแอมพลิจูดลงครึ่งหนึ่ง รูปทรงเปลี่ยนไหม
เฉลย
50 kHz: ราว 1 Vpp เฟส −78° (ไซน์สวยแต่เล็ก) · 5 kHz: ราว 4.5 Vpp · LM741: สามเหลี่ยมราว 12.4 Vpp · TL081: ไซน์ 20 Vpp · ลดแอมพลิจูดครึ่งหนึ่ง ต้องการความชันครึ่งหนึ่ง (0.63 V/µs) ยังเกิน 0.5 V/µs เล็กน้อย จึงยังเพี้ยนบ้าง
คอมพาเรเตอร์กับชมิตต์ทริกเกอร์ กลาง
เป้าหมาย: เห็นว่าฮิสเทอรีซิสแก้การสั่นจากนอยส์
- คอมพาเรเตอร์: อ่านความถี่ที่สโคปวัดได้ของ CH2 เทียบกับ 100 Hz ของขาเข้า
- ชมิตต์: อ่านความถี่ CH2 คำนวณ ,
- ในชมิตต์ ลองเพิ่มนอยส์เป็น 20 % และลดแอมพลิจูดลงจนขาออกหยุดสลับ
เฉลย
คอมพาเรเตอร์: สโคปนับได้หลาย kHz เพราะนับการสั่นที่จุดตัดเป็นขอบด้วย · ชมิตต์: 100 Hz สะอาด V · ขาเข้าต้องมียอดเกิน 1.23 V จึงจะสลับ
แล็บนี้คำนวณอะไร และแม่นแค่ไหน
ภาพบนจอไม่ใช่ภาพวาดสำเร็จรูป ทุกจุดมาจากการคำนวณวงจรจริงตามเวลา แล้วผ่านแบบจำลองของโพรบและสโคปก่อนวาด จึงเห็นทั้งพฤติกรรมของวงจรและข้อจำกัดของเครื่องมือในภาพเดียวกัน
| ส่วน | สิ่งที่จำลอง | ค่าที่ใช้ |
|---|---|---|
| เครื่องกำเนิดสัญญาณ | แหล่ง emf อนุกรม 50 Ω · Load High-Z/50 Ω (คูณ emf สองเท่า) · ขีดจำกัด Vpp/2 + |Offset| ≤ 10 V (5 V ที่ 50 Ω) · ขอบสี่เหลี่ยม 8 ns · ความถี่สูงสุดตามรูปคลื่น · มอดูเลชันทุกแบบ · SYNC | 25 MHz (ไซน์ สี่เหลี่ยม) 1 MHz (แรมป์) |
| วงจรเชิงเส้น RC RL RLC | แก้แบบแม่นตรงด้วยปริภูมิสถานะและเมทริกซ์เอกซ์โพเนนเชียล หาสภาวะคงตัวแบบคาบโดยตรง (ไม่ต้องรอ transient) | รวม 50 Ω ของเครื่องเสมอ |
| ไดโอด | แบบจำลองแรงดันตกคงที่ + ความต้านทานอนุกรม อินทิเกรตทีละขั้นเวลา | = 0.7 V, = 1 Ω |
| ออปแอมป์ | ขั้วเดียว (GBW) · สลูว์เรต · อิ่มตัวที่ไฟเลี้ยงลบแรงดันตก · ป้อนกลับตามวงจรจริง | LM741 1 MHz 0.5 V/µs · TL081 3 MHz 13 V/µs · LM358 1 MHz 0.3 V/µs · ±15 V |
| โพรบ | 10×: ตัวแบ่ง 10:1 + ทริมเมอร์ชดเชย · 1×: แบนด์วิดท์ราว 6 MHz · สวิตช์บนโพรบแยกจากเมนูช่อง | — |
| สโคป | แบนด์วิดท์ 100 MHz (หรือ 20 MHz) · คัปปลิง AC (≈ 7 Hz ที่ 1×, 0.7 Hz ที่ 10×) · ADC 8 บิต 25 ระดับต่อช่อง · หน่วยความจำ 10 kpts สูงสุด 1 GSa/s · ทริกเกอร์มีฮิสเทอรีซิส · การวัดจากฮิสโทแกรม | เกิดอเลียสซิงและล้นจอได้จริง |
สิ่งที่ยังไม่ได้จำลอง: ความเหนี่ยวนำของสายกราวด์โพรบและเบรดบอร์ด ความจุแฝงระหว่างแถวเบรดบอร์ด ลูปกราวด์และฮัม 50 Hz ผลของอุณหภูมิ ความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วน (ใส่ค่าเองได้) และออปแอมป์หลายขั้ว ดังนั้นวงจรความถี่สูงมากหรือวงจรที่ใกล้ไม่เสถียรบนเบรดบอร์ดจริงอาจแกว่งมากกว่าในแล็บนี้ ใช้แล็บนี้เข้าใจหลักการและเตรียมตัว แล้วยืนยันกับเครื่องจริงเสมอ
ดัชนีการทดลองทั้งหมด (46 ชุด)
กดชื่อเพื่อเปิดการตั้งค่านั้นบนโต๊ะแล็บ หรือคัดลอกลิงก์ไปใช้ในรายงาน
| หมวด | การทดลอง |
|---|---|
| สัญญาณพื้นฐาน | ไซน์ 1 kHz 2 Vpp · สี่เหลี่ยม ดิวตี้ 25 % · ไซน์มีออฟเซต DC · แรมป์และสามเหลี่ยม · FFT ของสี่เหลี่ยม |
| เครื่องกำเนิดสัญญาณ | Load 50 Ω แต่ต่อสโคปตรง · High-Z แต่ต่อโหลด 50 Ω · AM · FM · Sweep · Burst · เบิสต์ 40 kHz อัลตราโซนิก |
| ออสซิลโลสโคป | ภาพวิ่ง · ทริกเกอร์ Normal + ขอบลง · ชดเชยโพรบ · โพรบ 1× · เวลาขาขึ้น · อเลียสซิง · คัปปลิง AC ยอดเอียง · เฉลี่ยลดนอยส์ |
| RC RL RLC | RC + สี่เหลี่ยม · หา τ · RC สูงผ่าน · RC ที่ความถี่ตัด · ลิสซาจู · ผลตอบสนองอิมพัลส์ · RL + สี่เหลี่ยม · RLC แกว่ง · RLC เรโซแนนซ์ · กวาดหาเรโซแนนซ์ · ทดสอบเครื่องขยาย: ยอดเอียง |
| ไดโอด | ครึ่งคลื่น + C · ครึ่งคลื่นไม่มี C · บริดจ์ · คลิปเปอร์ · แคลมเปอร์ · PWM + RC |
| ออปแอมป์ | กลับเฟส −4.7 · ไม่กลับเฟส 2 · อิ่มตัว · GBW · สลูว์เรต · อินทิเกรเตอร์ · ดิฟเฟอเรนชิเอเตอร์ · คอมพาเรเตอร์ · ชมิตต์ทริกเกอร์ |
ต่อยอด: ทฤษฎีของแต่ละการทดลองอยู่ในหน้า เทคนิคการวัด RC RLC ออปแอมป์ และ งานประยุกต์ ส่วนสูตรทั้งหมดค้นได้ที่ ดัชนีสูตร
คำถามที่พบบ่อย
แล็บจำลองนี้ใช้ฟรีไหม ต้องติดตั้งอะไรไหม?
ใช้ฟรีทั้งหมด เปิดในเบราว์เซอร์ได้ทันทีทั้งคอมพิวเตอร์ แท็บเล็ต และมือถือ ไม่ต้องสมัครสมาชิกหรือติดตั้งโปรแกรม การคำนวณทั้งหมดทำในเครื่องของผู้ใช้ จึงใช้งานต่อได้แม้อินเทอร์เน็ตช้า
ผลจากแล็บจำลองแม่นยำแค่ไหน เทียบกับเครื่องจริง?
วงจรเชิงเส้น (RC, RL, RLC) คำนวณแบบแม่นตรงด้วยปริภูมิสถานะและเมทริกซ์เอกซ์โพเนนเชียล วงจรไดโอดและออปแอมป์ใช้แบบจำลองที่มี V_f ความต้านทานไดโอด GBW สลูว์เรต และการอิ่มตัว สโคปจำลองแบนด์วิดท์ โพรบ ADC 8 บิต และอัตราสุ่มจริง จึงเห็นข้อผิดพลาดแบบเดียวกับเครื่องจริง ทั้งอเลียสซิง โพรบไม่ชดเชย หรือ Load ผิด สิ่งที่ไม่ได้จำลองคือความเหนี่ยวนำและความจุแฝงของสายและเบรดบอร์ด อุณหภูมิ และลูปกราวด์
ส่งผลการทดลองให้อาจารย์หรือเพื่อนอย่างไร?
กดปุ่ม “คัดลอกลิงก์การตั้งค่านี้” ลิงก์ที่ได้เก็บทุกปุ่มของเครื่องกำเนิดสัญญาณ วงจร และสโคป เมื่อเปิดลิงก์จะได้ภาพเดิมทันที ใช้แนบในรายงานแล็บ หรือส่งคำถามว่า “ตั้งแบบนี้แล้วทำไมได้ภาพนี้” ได้
ใช้แล็บจำลองแทนการทดลองจริงได้ไหม?
ใช้เตรียมตัวก่อนเข้าแล็บ ทบทวน และทดลองสิ่งที่อันตรายหรือทำให้เครื่องเสียได้ เช่น ตั้งค่าผิด ๆ เพื่อดูผล แต่ไม่ควรแทนการจับเครื่องจริงทั้งหมด เพราะทักษะการต่อสาย การหนีบกราวด์ และการแก้ปัญหาเบรดบอร์ดต้องฝึกกับของจริง