單穩態觸發器

單穩態觸發器

單穩態觸發器只有一個穩定狀態,一個暫穩態。在外加脈衝的作用下,單穩態觸發器可以從一個穩定狀態翻轉到一個暫穩態。由於電路中RC延時環節的作用,該暫態維持一段時間又回到原來的穩態,暫穩態維持的時間取決於RC的參數值。

電路組成

單穩態觸發器 單穩態觸發器

如圖所示,其中R、C為單穩態觸發器的定時元件,它們的連線點Vc與定時器的閾值輸入端(6腳)及輸出端Vo'(7腳)相連。單穩態觸發器輸出脈衝寬度tpo=1.1RC。

Ri、Ci構成輸入迴路的微分環節,用以使輸入信號Vi的負脈衝寬度tpi限制在允許的範圍內,一般tpi>5RiCi,通過微分環節,可使Vi'的尖脈衝寬度小於單穩態觸發器的輸出脈衝寬度tpo。若輸入信號的負脈衝寬度tpi本來就小於tpo,則微分環節可省略。

定時器復位輸入端(4腳)接高電平,控制輸入端Vm通過0.01uF接地,定時器輸出端Vo(3腳)作為單穩態觸發器的單穩信號輸出端。

工作原理

當輸入Vi保持高電平時,Ci相當於斷開。輸入Vi'由於Ri的存在而為高電平Vcc。此時,①若定時器原始狀態為0,則集電極輸出(7腳)導通接地,使電容C放電、Vc=0,即輸入6腳的信號低於2/3Vcc,此時定時器維持0不變。

②若定時器原始狀態為1,則集電極輸出(7腳)對地斷開,Vcc經R向C充電,使Vc電位升高,待Vc值高於2/3Vcc時,定時器翻轉為0態。

結論:單穩態觸發器正常工作時,若未加輸入負脈衝,即Vi保持高電平,則單穩態觸發器的輸出Vo一定是低電平。

單穩態觸發器的工作過程分為下面三個階段來分析,圖為其工作波形圖:

單穩態觸發器 單穩態觸發器

①觸發翻轉階段:

輸入負脈衝Vi到來時,下降沿經RiCi微分環節在Vi'端產生下跳負向尖脈衝,其值低於負向閥值(1/3Vcc)。由於穩態時Vc低於正向閥值(2/3Vcc),固定時器翻轉為1,輸出Vo為高電平,集電極輸出對地斷開,此時單穩態觸發器進入暫穩狀態。

②暫態維持階段:

由於集電極開路輸出端(7腳)對地斷開,Vcc通過R向C充電,Vc按指數規律上升並趨向於Vcc。從暫穩態開始到Vc值到達正向閥值(2/3Vcc)之前的這段時間就是暫態維持時間tpo 。

③返回恢復階段:

當C充電使Vc值高於正向閥值(2/3Vcc)時,由於Vi'端負向尖脈衝已消失 ,Vi'值高於負向閥值(1/3Vcc),定時器翻轉為0,輸出低電平,集電極輸出端(7腳)對地導通,暫態階段結束。C通過7腳放電,使Vc值低於正向閥值(2/3Vcc),使單穩態觸發器恢復穩態。

套用舉例

利用單穩態觸發器的特性可以實現脈衝整形,脈衝定時等功能。

1.脈衝整形

利用單穩態觸發器能產生一定寬度的脈衝這一特性,可以將過窄或過寬的輸入脈衝整形成固定寬度的脈衝輸出。

如圖所示的不規則輸入波形,經單穩態觸發器處理後,便可得到固定寬度、固定幅度,且上升、下降沿陡峭的規整矩形波輸出。

單穩態觸發器 單穩態觸發器

2.脈衝定時:

若將單穩態觸發器的輸出Vo接至與門的一個輸入腳,與門的另一個輸入腳輸入高頻脈衝序列Vf。單穩態觸發器在輸入負向窄脈衝到來時開始翻轉,與門開啟,允許高頻脈衝序列通過與門從其輸出端VAND輸出。經過tpo定時時間後,單穩態觸發器恢復穩態,與門關閉,禁止高頻脈衝序列輸出。由此實現了高頻脈衝序列的定時選通功能。

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