單穩態電路

單穩態電路

單穩態電路 (monostable circuit) 是一種具有穩態和暫態兩種工作狀態的基本脈衝單元電路。沒有外加信號觸發時,電路處於穩態。在外加信號觸發下,電路從穩態翻轉到暫態,並且經過一段時間後,電路又會自動返回到穩態。暫態時間的長短取決於電路本身的參數,而與觸發信號作用時間的長短無關。

原理

單穩態電路可以由分立元件、集成邏輯門來構成,也可用555定時器或單片專用單穩態觸發器實現。

集-基耦合單穩態觸發器

圖1圖1

電路如圖1(a)所示。合理選擇電路參數,使穩態時VT飽和、VT截止。當外加觸發脈衝下降沿到來時,通過微分電路,二極體VD導通,u下降、u上升、u上升、u下降、u又繼續下降,產生正反饋,使電路迅速翻轉到VT截止、VT飽和的暫態。隨著電容器C上電壓通過VT的放電,u上升。當它上升到VT管的導通電壓時,電路又一次產生正反饋,使VT飽和、VT截止。當C再次充電到穩態時的電荷值後,觸發器回到穩態。工作波形如圖1(b)所示。Q端輸出脈衝寬度t=0.7RC。

微分型單穩態電路

由兩個集成邏輯門及RC微分電路構成,如圖2(a)所示。R、C為輸入微分隔直電路。R、C是決定輸出脈衝寬度的定時元件。穩態時G導通、G截止,u=U。當u有負脈衝觸發時,G截止,因為電容C上的電壓不能突變,所以G導通,電路進入暫態,電容器C由G的輸出電壓經電阻R開始充電。隨著C兩端電壓的升高,u下降.當u下降到G的閾值電平時,G開始截止,電路產生正反饋,迅速使G導通、G截止。當電容C上的電荷恢復到穩態值後,電路又回到穩態。該電路的輸出脈衝寬度為:t(R+ R)Cln(·)其中,R為G的高電平輸出電阻。

集成單穩態電路

分成兩類:一類是可重觸發的;一類是不可重觸發的。前者是指在電路第一次觸發後的暫態期間,允許再次被觸發,後者則不允許,即第二次觸發無效。

集成單穩態電路常設有若干個觸發輸入端,包括正邊沿觸發端及負邊沿觸發端。某些電路的內部還附加了一個施密特觸發器,用以改善輸入觸發脈衝的邊沿。此外,還常設有置0輸入端。因此,使用靈活、方便。

積分型單穩態電路

由兩個集成邏輯門及RC積分電路構成,如圖2(b)所示。穩態時G、G同時截止,u、u、u均為高電平。當u正脈衝到來時,G導通,立即使u=U,電路進入暫態。隨著電容C通過G的放電,u不斷下降。當u=U時,G截止,u回到高電平。當u由高電平變低電平後,G截止,電容C由G的輸出電壓經電阻R充電,在u恢復到高電平U時,電路回到穩態。該電路適用於寬的正脈衝觸發,輸出脈衝寬度為:t(R+ R)Cln其中,R為G的低電平輸出電阻。

圖2圖2

狀態

雙穩態電路有兩個穩定狀態,一個輸出端和兩個輸入端(“+”、“-”端各一個),當輸入端的“+”端有觸發信號時,輸出端不管原來是什麼狀態,都會立即變為高電平,且一直穩定地輸出高電平。如果當輸入端的“-”端有觸發信號時,輸出端不管原來是什麼狀態,都會立即變為低電平,且一直穩定地輸出低電平。觸發翻轉後會一直保持,有記憶效用,一般作 存儲器或 計數器。

我們知道,數字電路的信號只有兩種狀態:邏輯低與邏輯高,即通常所說的0狀態與1狀態,或者0電平與1電平。

定義

單穩電路指的是該電路的輸出信號只能在一種狀態(邏輯高或低)下是穩定的,而當電路的輸出處在另一種狀態下時不能穩定的保持住,會自動的回到穩定的狀態。

當然,雙穩電路就是說電路的輸出信號在兩種狀態下(0或1)都可以穩定的存在。

套用

單穩電路的套用是十分廣泛的,一般用來產生一定時間寬度的(正或負)脈衝信號。

單穩(電路)觸發器同“RS觸發器”、“JK觸發器”、“D觸發器”等(後幾種為雙穩態的觸發器)構成數字電路中基本的觸發器類型,單穩電路也是數字電路中的基本電路。

註:在看數字電路的資料時,有時看到“三態”的字樣,三態指的是除了前面說的邏輯狀態0、邏輯狀態1以外,還有稱為“高阻態”的第三種的狀態。“高阻態”指(信號)線呈高阻抗狀態,就象信號線“斷開”一樣。“高阻態”應理解為“電路”的一種狀態而不是“信號”的一種狀態(數位訊號只有0或1)。

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