Simple and Low Cost PWM Signal Generator by Using CD4093B

โครงงานนี้เป็นวงจรสร้างสัญญาณพัลซ์วิดมอดูเลตชั่นโดยใช้ไอซี CD4093B ซึ่งเป็นอีกวิธีการหนึ่งของการสร้างสัญญาณออสซิลเลเตอร์ขึ้นแบบเรียบง่ายและใช้งบในการสร้างวงจรไม่มาก โดยในโครงงานนี้จะทดลองวงจรด้วยกัน 2 รูปแบบ คือ การสร้างสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นแบบค่าคงที่ และการสร้างสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นแบบปรับความกว้างของสัญญาณได้ ซึ่งโครงงานนี้จะเป็นทางเลือกของการสร้างสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นอีกแบบหนึ่งจากการใช้ไอซีสำเร็จทั่วไป

Datasheet for CD4093B Quad 2-input NAND Schmitt trigger

ในรูปที่ 1 และรูปที่ 2 แสดงตำแหน่งขาสำหรับไอซี CD4093B และการต่อใช้งานไอซีให้เป้นวงจรอะสเตเบิ้ลมัลติไวเบลเตอร์สำหรับใช้งานทั่วไป โดยจะแนะนำค่าตัวต้านทาน (R) และตัวเก็บประจุ (C) ที่เหมาะสม เพื่อนำมาต่อวงจร ทั้งนี้ความถี่ของสัญญาณเอาต์พุตที่ขา 3 จะขึ้นอยู่กับค่าตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่นำมาต่อใช้งาน

ในรูปที่ 4 และรูปที่ 5 เป็นลักษณะของวงจรที่ประกอบขึ้นที่ 1 และทดลองวัดสัญญาณเอาต์พุตที่ขา 3 ซึ่งวงจรในรูปที่ 4 นี้จะเป็นแบบกำหนดการสร้างสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นคงที่ที่ความถี่เท่ากับ 25.74kHz และค่าดิวตี้ไซเกิลที่ได้ประมาณ 50% ทั้งนี้เราสามารถปรับเปลี่ยนความถี่ให้อยู่ในช่วงที่ต้องการด้วยการเปลี่ยนตัวเก็บประจุ C

สำหรับในรูปที่ 6 ถึงรูปที่ 8 จะเป็นวงจรการทดลองที่ 2 โดยทั่วไปจะนิยมใช้งาน ทั้งนี้เป็นวงจรที่ปรับแต่งใหม่เพิ่มเติมให้สามารถปรับค่าดิวตี้ไซเกิลได้ โดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าและไดโอดอีกจำนวน 2 ตัว ในรูปที่ 7 และรูปที่ 8 จะเป็นลักษณะของสัญญาณเมื่อปรับค่าดิวตี้ไซเกิลต่ำสุดและสูงสุด จะสังเกตเห็นว่าที่ตำแหน่งการปรับค่าดิวตี้ไซเกิลต่ำสุดจะยังมีสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นอยู่เล็กน้อย (ไม่เท่ากับ 0%)

ต่อมาสำหรับในรูปที่ 9 ถึงรูปที่ 11จะเป็นวงจรการทดลองที่ 3 ด้วยการปรับแต่งวงจรเดิมอีกเล็กน้อยเพื่อให้การปรับค่าดิวตี้ไซเกิลต่ำสุดเท่า 0% โดยจากในรูป 9 จะเพิ่มไดโอดอีก 1 ตัว (1N4937) ที่ตำแหน่งเอาต์พุตขา 3 ไปยังขาอินพุต 6 และ 7 จากนั้นวัดสัญญาณเอาต์พุตขา 4 ที่ได้อีกครั้งดังในรูปที่ 10 และ 11

สำหรับโครงงานนี้เป็นวงจรขนาดเล็กด้วยการใช้ไอซี CD4093B มาสร้างสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่น ที่ออกแบบใช้งานได้ง่ายและใช้อุปกรณ์ไม่มากนัก ซึ่งบางครั้งเราสามารถนำมาทดแทนการใช้ไอซีสำเร็จทั่วไป เพื่อนำไปใช้งานในด้านต่างๆ เช่น ในวงจรดีซี ทู ดีซี คอนเวอร์เตอร์หรือวงจรสวิตชิ่งโหมดเพาเวอร์ซัพพลาย เป็นต้น

Reference

1. https://www.st.com/resource/en/datasheet/hcf4093.pdf
2. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4093b.pdf
3. https://hackaday.io/project/34322-pwm-power-led-dimmer
4. https://elektronik3.blogspot.com/2012/02/prosty-regulator-pwm-opart-na-cd4093.html?m=1
5. https://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations_lampadaire_multicolore_001b.html
6. https://www.sonelec-musique.com/electronique_bases_osc_rect_cd4093.html
7. https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/how-to-design-schmitt-trigger-oscillators/