什么是单稳态触发器
顾名思义,单稳态触发器只有一个稳定状态,一个暂态。没有触发脉冲时,触发器输出端可以保持的状态,就是稳态。在触发脉冲作用下,单稳态触发器由稳态翻转到暂态,暂态保持一段时间后,将自动变回稳态,暂态维持的时间就是单稳态触发器的输出脉宽。
单稳态触发器的电路组成
如图所示,其中r、c为单稳态触发器的定时元件,它们的连接点vc与定时器的阈值输入端(6脚)及输出端vo‘(7脚)相连。单稳态触发器输出脉冲宽度tpo=1.1rc。
ri、ci构成输入回路的微分环节,用以使输入信号vi的负脉冲宽度tpi限制在允许的范围内,一般tpi》5rici,通过微分环节,可使vi’的尖脉冲宽度小于单稳态触发器的输出脉冲宽度tpo。若输入信号的负脉冲宽度tpi本来就小于tpo,则微分环节可省略。
定时器复位输入端(4脚)接高电平,控制输入端vm通过0.01uf接地,定时器输出端vo(3脚)作为单稳态触发器的单稳信号输出端。
单稳态触发器特点
⑴电路只有一个稳定的状态,另一个状态是暂稳态,不加触发信号时,它始终处于稳态;
⑵在外加触发脉冲(上升沿或下降沿)作用下,电路才能由稳态进入暂稳态,暂稳态不能长久保持,经过一段时间后能自动返回原来的稳态;
⑶暂稳态持续的时间取决于电路本身的参数,与外加触发信号无关。
门电路构成的单稳态触发器
或非门电路和与非门电路都可以构成单稳态触发器。
1、或非门构成的单稳态触发器
下图所示为或非门构成的单稳态触发器,电路由或非门d1,非门d2,定时电阻r和定时电容c组成。该单稳态触发器由正脉冲触发,输出一个脉宽为tw的正矩形脉冲。
单稳态触发器电路处于稳态时,由于反相器d2输入端经r接+vdd,其输出端为0,耦合至d1输入端使d1输出端为1,电容c两端电位相等,无压降。
当在触发端加入触发脉冲时,或非门d1输出端变为0,由于电容两端的电压不能突变,因此d2输入端也变为0,d2输出端变为1,由于输出端电压又反馈到d1输入端形成闭环回路,所以电路一经触发后,即使取消触发脉冲ui仍能保持暂稳状态,此时,电源+vdd开始经r对c充电。
随着c的充电,d2输入端电位逐渐上升。当达到反相器d2的转换阈值时,d2输出端又变为0.由于闭环回路的正反馈作用,d1输出端随即变为1,电路回复稳态。直至再次被触发,该电路各点波形如下图所示。
2、与非门构成的单稳态触发器
下图所示为与非门构成的单稳态触发器,电路由与非门d1,反相器d2,定时电阻r和定时电容c组成。和利用或非门单稳态触发器不同的是,定时电阻r不是接+vdd,而是接地。该单稳态触发器由负脉冲触发,输出一个脉宽为tw的负矩形脉冲。
单稳态触发器电路处于稳态时,由于反相器d2输入端经r接地,其输出端为1,耦合至d1输入端使d1输出端为0,电容c两端电位相等,无压降。
当在触发端加入触发脉冲时,与非门d1输出端变为1,由于电容两端的电压不能突变,因此d2输入端也变为1,d2输出端变为0,电路进入暂稳态,随着c的充电,d2输入端电位逐步下降,当达到反相器d2的转换阈值时,d2输出端又变为1,电路回复稳态。直至再次被触发,该电路各点波形如下图所示。
d触发器构成的单稳态触发器
d触发器构成的单稳态触发器电路如下图所示。r为定时电阻,c为定时电容。d触发器的数据端d接1电平(+vdd),置1端s接地,输出端q经rc定时网络接至置0端r,触发脉冲从cp端输入,输出信号由q端输出。该单稳态触发器由正脉冲触发,输出一个脉宽为tw的正矩形脉冲。
电路处于稳态时,uo为0,当触发脉冲ui加至cp端时,ui上升沿使数据端d的1到达输出端q,电路转换为暂稳态,u0=1,并经r向c充电。
随着充电的进行,当电容c上的电压达到r端的转换电压时,使d触发器置0,uo=0,电路回复稳态。这时c经r放电,为下一次触发做好准备。该电路各点波形如下如图所示。
时基电路构成的单稳态触发器
555时基电路构成的单稳态触发器如下图所示。rc组成定时网络,555时基电路的置0端(第6脚)和放电端(第7脚)并接于定时电容c上端。触发脉冲ui从555时基电路的置1端(第2脚)输入,输出信号由3脚输出。555时基电路构成的单稳态触发器由负脉冲触发,输出一个正矩形脉冲。
电路处于稳态时,uo=0,放电端(第7脚)导通到地,电容c上无电压。当负触发脉冲ui加到555时基电路的2脚时,电路翻转为暂稳态,uo=1,放电端(第7脚)截止,电源+vcc开始经r向c充电。
由于c上电压直接加到555时基电路的置0端(第6脚),当c上的充电电压达到三分之二vcc时(置0端阈值),电路再次翻转,回复稳态。该电路各点波形如下图所示。
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