單穩態觸發器只有一個穩定狀態,一個暫穩態。在外加脈沖的作用下,單穩態觸發器可以從一個穩定狀態翻轉到一個暫穩態。由于電路中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于RC的參數值。
單穩態觸發器電路組成
如圖所示,其中R、C為單穩態觸發器的定時元件,它們的連接點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沖寬度tpo=1.1RC。
Ri、Ci構成輸入回路的微分環節,用以使輸入信號Vi的負脈沖寬度tpi限制在允許的范圍內,一般tpi》5RiCi,通過微分環節,可使Vi’的尖脈沖寬度小于單穩態觸發器的輸出脈沖寬度tpo。若輸入信號的負脈沖寬度tpi本來就小于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。
單穩態觸發器工作原理
當輸入Vi保持高電平時,Ci相當于斷開。輸入Vi‘由于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腳的信號低于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值高于2/3Vcc時,定時器翻轉為0態。
結論:單穩態觸發器正常工作時,若未加輸入負脈沖,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:
①觸發翻轉階段:
輸入負脈沖Vi到來時,下降沿經RiCi微分環節在Vi’端產生下跳負向尖脈沖,其值低于負向閥值(1/3Vcc)。由于穩態時Vc低于正向閥值(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:
由于集電極開路輸出端(7腳)對地斷開,Vcc通過R向C充電,Vc按指數規律上升并趨向于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值高于正向閥值(2/3Vcc)時,由于Vi‘端負向尖脈沖已消失,Vi’值高于負向閥值(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值低于正向閥值(2/3Vcc),使單穩態觸發器恢復穩態。
單穩態觸發器的特點
⑴電路只有一個穩定的狀態,另一個狀態是暫穩態,不加觸發信號時,它始終處于穩態;
⑵在外加觸發脈沖(上升沿或下降沿)作用下,電路才能由穩態進入暫穩態,暫穩態不能長久保持,經過一段時間后能自動返回原來的穩態;
⑶暫穩態持續的時間取決于電路本身的參數,與外加觸發信號無關。
單穩態觸發器芯片有哪些?
常用的單穩態觸發器芯片有:74ls121,74ls122,74ls123,CD4098,CD4528,CD4047.
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