单稳态触发器

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1、单稳态触发器特点：电路有一个稳态、一个暂稳态。在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。暂稳态不能长久保持，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间取决于RC电路的参数值。单稳态触发器的这些特点被广泛地应用于脉冲波形的变换与延时中。一、门电路组成的微分型单稳态触发器1.电路组成及工作原理微分型单稳态触发器可由与非门或或非门电路构成，如下图。与基本RS触发器不同,　　(a)由与非门构成的微分型单稳态触发器(b)由或非门构成的微分型单稳态触发　　　　　　　　　　　　图6

2、.7微分型单稳态触发器构成单稳态触发器的两个逻辑门是由RC耦合的，由于RC电路为微分电路的形式，故称为微分型单稳态触发器。下面以CMOS或非门构成的单稳态触发器为例，来说明它的工作原理。⑴没有触发信号时，电路处于一种稳态没有触发信号时，为低电平。由于门输入端经电阻R接至，因此为低电平;的两个输入均为0，故输出为高电平，电容两端的电压接近0V，这是电路的“稳态”。在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：,。⑵外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态当时，的输出由10，经电容C耦合，使,于是的输出v02=1,的高电平接

3、至门的输入端，从而再次瞬间导致如下反馈过程：这样导通截至在瞬间完成。此时，即使触发信号撤除（），由于的作用，仍维持低电平。然而，电路的这种状态是不能长久保持的，故称之为暂稳态。暂稳态时，，。⑶电容充电，电路由暂稳态自动返回至稳态在暂稳态期间，电源经电阻R和门的导通工作管对电容C充电，随着充电时间的增加增加，升高，使时，电路发生下述正反馈过程（设此时触发器脉冲已消失）：迅速截止，很快导通，电路从暂稳态返回稳态。,。暂稳态结束后，电容将通过电阻R放电，使C上的电压恢复到稳定状态时的初始值。在整个过程中，电路各点工作波

4、形如图6.8所示。图6.8微分型单稳态触发器各点工作波形2.主要参数的计算(1)输出脉冲宽度暂稳态的维持时间即输出脉冲宽度，可根据的波形进行计算。为了计算方便，对于图6.8的波形，将触发脉冲作用的起始时刻作为时间起点，于是有根据RC电路瞬态过程分析，可得到当时，，代入上式可求得RCln当=/2，则»0.7RC(2)恢复时间暂稳态结束后，还需要一段恢复时间，以便电容C在暂稳态期间所充的电荷释放完，使电路恢复到初始状态。一般要经过3(为放电时间常数)的时间，放电才基本结束，故约为3。(3)最高工作频率设触发信号的时间

5、间隔为T，为使单稳电路能正常工作，应满足T>+的条件，即最小时间间隔+。因此，单稳态触发器的最高工作频率为<上述关系式是在作了某些近似值后得到的（例如，忽略了导通管的漏源电阻等），因而只能作为选择参数的初步依据，准确的参数还要通过实验调整得到。3.讨论（1）如图6.8所示，在暂稳态结束()瞬间，的输入电压+。为避免高的输入电压损坏CMOS门，在CMOS器件内部设有保护二极管D，如图6.7(b)中的虚线所示。在电容C充电期间，二极管D开路。而当时，D导通，于是被钳制在+0.6V的电位上（见图6.8中的虚线）。同时，

6、在恢复期间，电容C放电的时间常数=(║)C（为二极管D的正向电阻）,由于«，因此电容放电的时间很短。（2）当输入的脉冲宽度>时，则在变为低电平后，没有响应，不能形成前述的正反馈过程，使的输出边沿变缓。因此，当输入脉冲宽度很宽时，可在单稳态触发器的输入端加入、组成的微分电路。同时为了改善输出波形，可在图6.7中的输出端再加一级反相器，如图6.9所示。图6.9宽脉冲触发的单稳电路（3）若采用TTL与非门构成如图6.7(a)所示的单稳电路时，由于TTL门存在输入电流，因此，为了保证稳态时的输入为低电平，电阻R要小于0.

7、7kΩ。如果输入端采用,微分电路时，的数值应大于2kΩ，使得稳态时大于门的开门电平()，而CMOS门由于不存在输入电流，故不受此限制。二、集成单稳态触发器用门电路组成的单稳态触发器虽然电路简单,但输出脉宽的稳定性差,调节范围小,且触发方式单一。为适应数字系统中的广泛应用,现已生产出单片集成单稳态触发器。可重复触发集成单稳态触发器不可重复触发两种不同触发特性的单稳态触发器的主要区别是：不可重复触发单稳态触发器，在进入暂稳态期间，如有触发脉冲作用，电路的工作过程不受其影响，只有当电路的暂稳态结束后，输入触发脉冲才会影

8、响电路状态。电路输出脉宽由R、C参数确定。可重复触发单稳态触发器在暂稳态期间，如有触发脉冲作用，电路会重新被触发，使暂稳态继续延迟一个时间，直至触发脉冲的间隔超过单稳输出脉宽，电路才返回稳态。两种单稳态触发器的工作波形分别如图6.10所示。(a)不可重复触发单稳态触发器工作波形(b)可重复触发单稳态触发器工作波形图6.10两种单稳电路工作波形1.不可重复触发的集成单稳态触