多諧振蕩器是同步或異步的順序再生電路，廣泛用于電子定時(shí)應(yīng)用

多諧振蕩器產(chǎn)生類似于對(duì)稱或非對(duì)稱方波的輸出波形，因此是最常用的是所有方波發(fā)生器。多諧振蕩器屬于一類通常稱為“弛豫振蕩器”的振蕩器。

一般來(lái)說(shuō)，離散多諧振蕩器由兩個(gè)晶體管交叉耦合的開(kāi)關(guān)電路組成，其設(shè)計(jì)使其中的一個(gè)或多個(gè)輸出作為輸入反饋到另一個(gè)晶體管，電阻和電容（ RC ）網(wǎng)絡(luò)連接在一起，產(chǎn)生反饋電路。

多諧振蕩器有兩種不同的電氣狀態(tài)輸出“高”狀態(tài)和輸出“低”狀態(tài)，根據(jù)多諧振蕩器的類型給它們提供穩(wěn)定或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。一種這樣的兩狀態(tài)脈沖發(fā)生器配置稱為單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。

MOSFET單穩(wěn)態(tài)

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器只有ONE穩(wěn)定狀態(tài)（因此它們的名稱：“Mono”），并在外部觸發(fā)時(shí)產(chǎn)生單個(gè)輸出脈沖。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器僅在 RC 耦合電路的時(shí)間常數(shù)確定的一段時(shí)間后才返回其初始且穩(wěn)定狀態(tài)。

考慮左側(cè)的MOSFET電路。電阻 R 和電容 C 構(gòu)成 RC 定時(shí)電路。 N溝道增強(qiáng)型MOSFET由于電容兩端的電壓而導(dǎo)通，漏極連接LED也“接通”。

當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電容器短路，因此放電同時(shí)MOSFET的柵極短路接地。 MOSFET和LED都切換為“OFF”。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電路將始終處于“OFF”狀態(tài)并處于“不穩(wěn)定狀態(tài)”。

當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，完全放電的電容器開(kāi)始通過(guò)電阻器充電， R 以由電阻 - 電容網(wǎng)絡(luò)的 RC 時(shí)間常數(shù)確定的速率。一旦電容器充電電壓達(dá)到MOSFET柵極的較低閾值電壓電平，MOSFET就會(huì)“接通”并點(diǎn)亮LED，使電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。

然后應(yīng)用開(kāi)關(guān)導(dǎo)致電路進(jìn)入其不穩(wěn)定狀態(tài)，而 RC 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)在預(yù)設(shè)的定時(shí)周期后將其恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，從而產(chǎn)生一個(gè)非常簡(jiǎn)單的“一次性”或單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器MOSFET電路。

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器或“單次多諧振蕩器”，也稱為“單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器”，用于生成指定寬度的單個(gè)輸出脈沖，或者當(dāng)應(yīng)用合適的外部觸發(fā)信號(hào)或脈沖 T 時(shí)，“HIGH”或“LOW”。該觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)周期，使單穩(wěn)態(tài)輸出在定時(shí)周期開(kāi)始時(shí)改變其狀態(tài)，并保持在第二狀態(tài)。

單穩(wěn)態(tài)的定時(shí)周期由定時(shí)電容的時(shí)間常數(shù)， C T 和電阻 R T 直到它復(fù)位或返回到其原始（穩(wěn)定）狀態(tài)。然后單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器將無(wú)限期地保持在該原始穩(wěn)定狀態(tài)，直到接收到另一個(gè)輸入脈沖或觸發(fā)信號(hào)。然后，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器僅具有ONE穩(wěn)定狀態(tài)，并且響應(yīng)于單個(gè)觸發(fā)輸入脈沖經(jīng)歷完整周期。

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路

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基本集電極耦合晶體管單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路及其相關(guān)波形如上所示。首次上電時(shí)，晶體管 TR2 的基極通過(guò)偏置電阻連接到 Vcc ， R T 從而使晶體管“完全導(dǎo)通”并進(jìn)入飽和狀態(tài)，同時(shí)在此過(guò)程中將 TR1 “關(guān)閉”。然后，這表示具有零輸出的電路“穩(wěn)定狀態(tài)”。因此，流入 TR2 的飽和基極端的電流將等于 Ib =（Vcc - 0.7）/ R T 。

如果現(xiàn)在在輸入端施加負(fù)觸發(fā)脈沖，脈沖的快速衰減邊沿將直接通過(guò)電容， C1 到晶體管的基極， TR1 通過(guò)阻塞二極管將其“打開(kāi)”。之前 Vcc 的 TR1 的集電極快速下降到零伏以下，有效地使電容 C T 反向其板上的電荷為-0.7v。該動(dòng)作導(dǎo)致晶體管 TR2 現(xiàn)在在 X 處具有負(fù)基極電壓，從而將晶體管完全“關(guān)斷”。然后，這表示電路第二狀態(tài)，“不穩(wěn)定狀態(tài)”，輸出電壓等于Vcc。

定時(shí)電容， C T 開(kāi)始放電這個(gè)-0.7v通過(guò)定時(shí)電阻 R T ，試圖充電到電源電壓 Vcc 。晶體管 TR2 底部的負(fù)電壓開(kāi)始以 R T C T 組合。當(dāng) TR2 的基極電壓增加回到 Vcc 時(shí)，晶體管開(kāi)始導(dǎo)通，這樣再次“關(guān)閉”晶體管 TR1 ，結(jié)果在單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器中自動(dòng)返回其原始穩(wěn)定狀態(tài)，等待第二個(gè)負(fù)觸發(fā)脈沖再次重啟過(guò)程。

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器可產(chǎn)生非常短的脈沖或多較長(zhǎng)的矩形波形，其前沿隨外部施加的觸發(fā)脈沖隨時(shí)間上升，其后沿取決于所用反饋元件的 RC 時(shí)間常數(shù)。此 RC 時(shí)間常數(shù)可隨時(shí)間變化，以產(chǎn)生一系列脈沖，這些脈沖相對(duì)于原始觸發(fā)脈沖具有受控的固定時(shí)間延遲，如下所示。

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器波形

Monostable Multivibrators的時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)改變值來(lái)改變電容器， C T 電阻器， R T 或兩者。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器通常用于增加脈沖寬度或在電路內(nèi)產(chǎn)生時(shí)間延遲，因?yàn)檩敵鲂盘?hào)的頻率始終與觸發(fā)脈沖輸入的頻率相同，唯一的區(qū)別是脈沖寬度。

TTL / CMOS單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

除了從單個(gè)分立元件（如晶體管）生產(chǎn)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器外，我們還可以使用常用的集成電路構(gòu)建單穩(wěn)態(tài)電路。以下電路顯示了如何使用兩個(gè)2輸入邏輯“NOR”門構(gòu)建基本單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路。

NOR門單穩(wěn)態(tài)

首先假設(shè)觸發(fā)輸入在邏輯電平“0”為低電平，以便第一個(gè) NOR 門 U1的輸出在邏輯電平“1”處為高電平，（NOR門控原理）。電阻 R T 連接到電源電壓，因此也等于邏輯電平“1”，這意味著電容 C T 在兩個(gè)板上都有相同的電荷。因此，結(jié) V1 等于該電壓，因此第二 NOR 門 U2 的輸出在邏輯電平“0”將為低電平。然后，這表示電路“穩(wěn)定狀態(tài)”，輸出為零。

當(dāng)在 t 0 時(shí)向輸入施加正觸發(fā)脈沖時(shí)，第一個(gè) NOR 門 U1 的輸出變?yōu)榈碗娖剑娙萜鞯淖髠?cè)板 C T 從而放電電容器。由于電容器的兩個(gè)極板現(xiàn)在處于邏輯電平“0”，因此第二個(gè) NOR 門的輸入也是如此， U2 導(dǎo)致輸出等于邏輯電平“ 1” 。然后，這表示電路第二狀態(tài)，“不穩(wěn)定狀態(tài)”，輸出電壓等于+ Vcc。

第二個(gè) NOR 門， U2 將保持第二個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)，直到定時(shí)電容通過(guò)電阻充電， R T 達(dá)到 U2 的最小輸入閾值電壓（約2.0） V）使其改變狀態(tài)，因?yàn)檫壿嬰娖健?”值現(xiàn)已出現(xiàn)在其輸入上。這會(huì)使輸出復(fù)位為邏輯“0”，然后反饋（反饋環(huán)路）到 U2 的一個(gè)輸入。此操作會(huì)自動(dòng)將單穩(wěn)態(tài)返回到其原始穩(wěn)定狀態(tài)，并等待第二個(gè)觸發(fā)脈沖再次重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)過(guò)程。

NOR門單穩(wěn)態(tài)波形

然后給出一個(gè)電路時(shí)間周期的等式：

其中， R 在法拉的Ω和 C 中。

我們還可以使用專用IC制作單穩(wěn)態(tài)脈沖發(fā)生器，并且已經(jīng)有專用的集成電路，如74LS121標(biāo)準(zhǔn)單觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器或74LS123或4538B可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，可產(chǎn)生輸出脈沖寬度通過(guò)僅使用兩個(gè)外部 RC 時(shí)序分量，從低至40納秒到28秒，脈沖寬度給定為： T = 0.69RC ，以秒為單位。

74LS121單穩(wěn)態(tài)發(fā)生器

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此單穩(wěn)態(tài)脈沖發(fā)生器IC可配置為產(chǎn)生輸出脈沖上升沿觸發(fā)脈沖或下降沿觸發(fā)脈沖。 74LS121可產(chǎn)生大約10ns至大約10ms寬的脈沖寬度，最大定時(shí)電阻為40kΩ，最大定時(shí)電容為1000uF。

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

然后總結(jié)一下，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路只有ONE穩(wěn)定狀態(tài)，使其成為“一次性”脈沖發(fā)生器。當(dāng)由短暫的外部觸發(fā)脈沖觸發(fā)時(shí)，無(wú)論是正還是負(fù)。

一旦觸發(fā)，單穩(wěn)態(tài)改變狀態(tài)并保持在第二狀態(tài)一段時(shí)間由 RC <的預(yù)設(shè)時(shí)間段確定/ span>使用的反饋計(jì)時(shí)組件。一個(gè)時(shí)間周期已過(guò)，單穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到原來(lái)的低狀態(tài)，等待第二個(gè)觸發(fā)脈沖。

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器因此可被視為觸發(fā)脈沖發(fā)生器，通常用于產(chǎn)生時(shí)間延遲一個(gè)電路作為輸出信號(hào)的頻率與觸發(fā)脈沖輸入的頻率相同，唯一的區(qū)別就是脈沖寬度。

“單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器”的一個(gè)主要缺點(diǎn)是應(yīng)用之間的時(shí)間。下一個(gè)觸發(fā)脈沖必須大于電路的預(yù)設(shè) RC 時(shí)間常數(shù)，以允許電容充電和放電時(shí)間。

在下一個(gè)關(guān)于多諧振蕩器的教程中，我們將看一個(gè)具有TWO穩(wěn)定狀態(tài)的狀態(tài)，需要兩個(gè)觸發(fā)脈沖從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)切換到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。這種類型的多諧振蕩器電路稱為雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，也稱為“觸發(fā)器”。