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雙穩態觸發器的工作原理詳解 - 全文

2018年04月04日 10:58 網絡整理 作者: 用戶評論(0

雙穩態觸發器是脈沖和數字電路中常用的基本觸發器之一。雙穩態觸發器的特點是具有兩個穩定的狀態,并且在外加觸發信號的作用下,可以由一種穩定狀態轉換為另一種穩定狀態。在沒有外加觸發信號時,現有狀態將一直保持下去,雙穩態觸發器可以由晶體管、數字電路或時基電路等構成。

一、晶體管雙穩態觸發器

下圖所示為晶體管雙穩態觸發器電路

雙穩態觸發器的工作原理詳解

它是由VT1,VT2兩個晶體管交叉耦合組成。R5,R3是VT1的基極偏置電阻,R2,R6是VT2的基極偏置電阻,R1,R4分別是兩管的集電極電阻。輸出信號可以從兩個晶體管的集電極取出,兩管輸出信號相反。雙穩態觸發器實質上是由兩級共射極開關電路組成,并形成正反饋回路,電路如下圖所示,VT2的集電極輸出端又通過R5反饋到VT1的基極輸入端。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

1、雙穩態觸發器的工作過程

雙穩態觸發器的兩個穩定狀態是:要么VT1導通,VT2截止;要么VT2導通,VT1截止。1)VT1導通,VT2截止時的情況

因為VT1導通,Uc1=0V,VT2因無基極偏流而截至,此時Uc2=+VCC,通過R5向VT1提供基極偏流,使VT1保持導通,如下圖所示,電路處于穩定狀態。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

1)VT2導通,VT1截止時的情況

因為VT2導通,Uc2=0V,VT1因無基極偏流而截至,此時Uc1=+VCC,通過R2向VT2提供基極偏流,使VT2保持導通,如下圖所示,電路處于另一種穩定狀態。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

2、雙穩態觸發器的觸發方式

雙穩態觸發器的觸發方式有單端觸發和計數觸發兩種。

1)單端觸發

單端觸發就是把兩路觸發脈沖分別加到兩個晶體管的基極,如下圖所示,該單端觸發電路采用的是將負脈沖加至導通管基極使其截止的方法,C1與R7,C2與R8分別組成兩路觸發脈沖的微分電路,二極管VD1,VD2隔離正脈沖,只允許負脈沖加到晶體管基極。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

觸發過程如下:

設電路處于VT1導通,VT2截止狀態。當在左側觸發端加入一脈沖時,經C1,R7微分,其上升沿和下降沿分別產生正、負脈沖。正脈沖被VD1隔離,負脈沖則經過VD1加至導通管VT1基極使其截止。VT1的截止又迫使VT2導通,雙穩態觸發器轉換為另一穩定狀態。同理,當在右側觸發端加入一脈沖時,使導通管VT2截止,VT1導通,雙穩態觸發器再次翻轉。下圖所示為單端觸發工作波形。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

2)計數觸發

計數觸發電路如下圖所示,與單端觸發電路不同的是,計數觸發電路只有一個觸發輸入端,并且微分電阻R7,R8不接地而是改接至本側晶體管集電極。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

當觸發端加上觸發脈沖時,經微分后產生的負脈沖使導通管截止,而對截止管不起作用。因此,每一個觸發脈沖都使雙穩態觸發器翻轉一次,電路波形如下圖所示,電阻R7,R8起引導作用,使每次負脈沖只加到導通管基極,保證電路可靠翻轉。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

相關資料:一文解析雙穩態開關工作原理


二、門電路構成的雙穩態觸發器

用數字電路中的門電路可以方便的構成雙穩態觸發器,而且無需外圍元件,無需調試,電路簡潔可靠。

1、或非門構成的RS型雙穩態觸發器

將兩個或非門電路交叉耦合,可以構成RS型雙穩態觸發器。如下圖所示。它具有兩個觸發輸入端:R為置0輸入端。S為置1輸入端,1電平觸發有效;具有兩個輸出端:Q為原碼輸出端。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

當R=1,S=0時,觸發器被置0,Q=0,當S=1,R=0時,觸發器被置1,Q=1,當S=0,R=0時,觸發器輸出狀態保持不變;當S=1,R=1時,下一狀態不確定,應避免使觸發器出現這種狀態。下圖為其真值表。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

2、與非門構成的RS型雙穩態觸發器

將兩個與非門電路交叉耦合,也可以構成RS型雙穩態觸發器,如下圖所示。它具有兩個觸發輸入端:/R為置0輸入端,/S為置1輸入端,0電平觸發有效;具有兩個輸出端:Q為原碼輸出端,/Q為反碼輸出端。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

當/R=0,/S=1時,觸發器被置0,Q=0,/Q=1;當/R=1,/S=0時,觸發器被置1,Q=1,/Q=0,當/R=1,/S=1時,觸發器輸出狀態保持不變;當/R=0,/S=0時,下一狀態不確定,應避免使觸發器出現這種狀態。下圖為其真值表。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

三、D觸發器構成的雙穩態觸發器

將D觸發器的反碼輸出端/Q與其自身的數據輸入端D相連接,即構成了計數觸發式雙穩態觸發器,如下圖所示。觸發脈沖由CP端輸入,上升沿觸發。輸出信號通常由原碼輸出端Q引出,也可從反碼輸出端/Q輸出。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

下圖所示為該雙穩態觸發器電路的工作波形。每一個觸發脈沖的上升沿都使雙穩態觸發器翻轉一次,因此輸出脈沖的個數是輸入觸發脈沖的二分之一。該雙穩態觸發器常被用作二進制計數單元電路。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

四、時基電路構成的雙穩態觸發器

用555時基電路構成的雙穩態觸發器如下圖所示,/S為置1輸入端,0電平觸發有效,R為置0輸入端,1觸發電平有效。輸出信號由555時基電路的3腳輸出,C1,R1構成/S端觸發信號微分電路,C2,R2構成R端觸發信號微分電路。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

該電路工作過程為:在Uo=0時,當在/S端加上一個0電平觸發脈沖時,經C1,R1微分后產生一個負脈沖至555時基電路的2腳,使觸發器翻轉,Uo=1.這之后,當在R端加上一個1電平觸發脈沖時,經C2,R2微分后產生一個正脈沖至555時基電路的6腳,使觸發器再次翻轉,又使Uo=0,電路各點波形如下圖所示。

雙穩態觸發器的工作原理詳解

相關資料:雙穩態開關電路圖大全(光電耦合器/晶體管/觸發器)

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