单稳态触发器
单稳态触发器
1.1 门电路构成的单稳态触发器
1.工作原理
用门电路和RC元件来构成的单稳态触发器。 其中RC电路为微分形式,我们把它叫做CMOS或 非门微分型单稳态电路。
为便于讨论,在本章我们把CMOS门电路的电压 传输特性理想化:
设定CMOS反相器的阈值电压UTH≈ 电路中CMOS门的UOH≈UDD、UOL≈0V。
另外要注意,对于不同逻辑门组成的单稳态触发器, 电路的触发信号和输出脉冲是不一样的。
3.电路主要参数计算
(1)输出脉冲宽度tw。 由波形图知,输出脉冲宽度tw为电容C充电过程。 即uI2从0V上升到UTH所需的时间。
将
,
,
代入上式可得:
(2)恢复时间tre。 在暂稳态结束后,电路还需要一段恢复时间,以便将 电容在暂稳态期间所充的电荷释放掉,使电路恢复到 初始的稳定状态。
t
数字电子技术基础
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2.集成单稳态触发器74121
74121引脚图
TTL集成器件74121属于不可 重复触发的单稳态触发器, 在微分型单稳态触发器的基 础上附加输入触发信号控制 电路和输出缓冲电路形成。
输入控制电路主要用于实 现上升沿触发或下降沿触 发的控制 。
输出缓冲电路则是为了提高 单稳态触发器的负载能力。
集成单稳态触发器74121的逻辑功能表
当输入触发脉冲uI上升到G1门的阈值电压UTH,电路中 将产生如下正反馈过程: uI↑→ uO1↓→ uI2↓→ uO↑ 则门G1迅速导通,uO1很快 从高电平跳变为低电平 ,而由于电容C两端的电压不能 突变,所以uI2也同时跳变为低电平,门G2截止,输出 uO跳变为高电平。
单稳态触发器实验报告
单稳态触发器实验报告
单稳态触发器实验报告
引言
单稳态触发器是一种重要的电子元件,广泛应用于数字电路和计算机科学领域。本实验旨在通过实际操作和观察,深入理解单稳态触发器的工作原理和应用。
实验目的
1. 学习单稳态触发器的基本原理;
2. 掌握单稳态触发器的实际应用;
3. 理解单稳态触发器在数字电路中的作用。
实验器材
1. 单稳态触发器芯片;
2. 电路板;
3. 电源;
4. 示波器;
5. 电阻、电容等元件。
实验步骤
1. 搭建单稳态触发器电路:将单稳态触发器芯片连接到电路板上,并根据电路
图连接所需的电阻、电容等元件。
2. 接通电源:将电路板连接到电源上,并调节电源的电压和电流。
3. 示波器连接:将示波器的探头连接到电路板上,以便观察电路的波形。
4. 实验观察:通过改变电路中的元件数值和连接方式,观察单稳态触发器的工
作状态和输出波形的变化。
5. 记录实验数据:记录每次实验的电路参数、观察到的波形和实验结果。
实验结果与分析
在实验过程中,我们通过改变电容值和电阻值,观察到了单稳态触发器的工作
状态和输出波形的变化。当电容值较小或电阻值较大时,触发器的输出波形呈
现较长的稳态,即保持在高电平或低电平的时间较长。而当电容值较大或电阻
值较小时,触发器的输出波形呈现较短的稳态,即保持在高电平或低电平的时
间较短。
通过实验观察和数据记录,我们发现单稳态触发器在数字电路中具有重要的应用。例如,在计算机的存储器中,单稳态触发器可以用于控制存储单元的写入
和读取操作,确保数据的正确传输和存储。此外,在通信系统中,单稳态触发
器也被广泛应用于数据的解码和编码过程中,提高数据传输的可靠性和稳定性。结论
单稳态触发器
《数字电子技术》
常见的集成单稳态触发器有TTL型的74LS121、74LS221、 74LS122、74LS123,高速CMOS型的74HCl23、74HC221、 74HC4538,CMOS4000型的CC4098、CCl4528等。
74LS121 TTL型单稳态触发器是一种不可重复触发单稳态触 发器。
触发两种。其主要区别在于:不可重复触发单稳态触发器在暂稳态期间
不受触发脉冲影响,只有暂稳态结束触发脉冲才会再起作用;可重复触
发单稳态触发器在暂稳态期间还可接收触发信号,电路被重新触发,当
然,暂稳态时间也会顺延。
不可重复触发单稳态 触发器工作波形
可重复触发单稳态 触发器工作波形
单元2 单稳态触发器
2.2 集成单稳态触发器
当在uI端加触发信号(负脉冲)时,uO1 跳变为高电平,经RC微分电路,uR产生一个 正微分脉冲,正微分脉冲触发G2翻转,uO2输
出低电平并反馈到G1的输入端以维持G1的高 电平状态,电路进入暂稳态。
工作波形
单元2 单稳态触发器
2.1 微分型单稳态触发器
1、工作原理
《数字电子技术》
(3)自动返回稳态
2.2 集成单稳态触发器
《数字电子技术》
74LS121的 功能表
(2)下降沿触发时,触发脉冲可从A1或A2输入,也可同时从A1、A2 端输入,但B及A1、A2中未输入触发脉冲端应为高电平。此时,电路由 稳态翻转到暂稳态。
可重触发单稳态触发器原理
可重触发单稳态触发器原理
可重触发单稳态触发器是一种常用的数字电路元件,它具有一种特殊的工作方式,能够在输入信号发生变化时产生一个固定的输出脉冲。本文将介绍可重触发单稳态触发器的原理及其在电路设计中的应用。
可重触发单稳态触发器由RS触发器和一个延时触发器组成。RS触发器是一种由两个互补反馈的逻辑门组成的电路,它能够存储一个比特的状态。延时触发器是一种能够延时输入信号的电路,它通常由一个RC电路和一个比较器组成。
可重触发单稳态触发器的工作原理如下:当输入信号发生变化时,RS触发器的状态会发生改变,从而导致输出信号的变化。延时触发器负责延时输入信号,使得输出信号在一定时间后才发生变化。当输入信号再次发生变化时,RS触发器的状态会再次改变,但由于延时触发器的延时作用,输出信号不会立即改变,而是在延时时间后才会发生变化。这样就实现了可重触发的功能。
可重触发单稳态触发器在数字电路设计中有着广泛的应用。它常用于脉冲信号的处理和时序控制电路中。在脉冲信号的处理中,可重触发单稳态触发器可以将输入的短脉冲信号转换为固定宽度的脉冲信号,从而方便后续电路的处理。在时序控制电路中,可重触发单稳态触发器可以实现延时和定时功能,控制电路的执行时间和顺序。
除了在数字电路设计中的应用,可重触发单稳态触发器还可以用于模拟电路中。在模拟电路中,可重触发单稳态触发器可以实现信号的延时和重构,从而提高电路的稳定性和可靠性。
总的来说,可重触发单稳态触发器是一种重要的数字电路元件,它具有可重触发的特性,能够在输入信号发生变化时产生一个固定的输出脉冲。它在数字电路设计和模拟电路中有着广泛的应用。通过学习和理解可重触发单稳态触发器的原理和工作方式,我们可以更好地应用它来解决实际问题,提高电路的性能和可靠性。
单稳态触发器的基本原理
单稳态触发器的基本原理
单稳态触发器是一种具有两个稳态的电子电路,输入一个触发信号时,输出在一段时间内保持在一个稳态,然后恢复到另一个稳态。
基本原理如下:
1. 单稳态触发器由至少一个双稳态器和一个触发器组成。双稳态器具有两个稳态,分别为Set(置位)和Reset(复位)。
2. 当输入触发信号为高电平时,触发器处于Set稳态,输出为高电平。当输入信号回到低电平,触发器的状态不会改变。
3. 当输入触发信号为低电平时,触发器处于Reset稳态,输出为低电平。当输入信号回到高电平,触发器的状态不会改变。
4. 通过根据上述两个稳态的状态转移规则,输入信号的变化会导致触发器状态的切换,从而改变输出信号的状态。
5. 单稳态触发器可以设置一个固定的时间延迟,当输入触发信号改变时,触发器会在一段固定的时间后恢复到另一个稳态。
6. 单稳态触发器的具体实现方式有很多,比如基于门电路的实现(如SR触发器、D触发器等)和基于集成电路的实现(如555定时器等)。
总之,单稳态触发器通过输入信号的变化从一个稳态切换到另一个稳态,以实现一段固定的时间延迟,并输出变化后的信号状态。
单稳态触发器有哪些_单稳态触发器工作原理介绍
单稳态触发器有哪些_单稳态触发器工作原理介绍
单稳态触发器工作特点①电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。
②在外来触发信号作用下,电路由稳态翻转到暂稳态;
③由于电路中RC延时环节的作用,暂稳态不能长保持,经过一段时间后,电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅取与RC参数值有关。
单稳态触发器分类按电路形式不同:
1、门电路组成的单稳态触发器
2、MSI集成单稳态触发器
3、用555定时器组成的单稳态触发器
工作特点划分:
1、不可重复触发单稳态触发器
2、可重复触发单稳态触发器电
单稳态触发器工作原理当输入Vi保持高电平时,Ci相当于断开。输入Vi‘由于Ri的存在而为高电平Vcc。此时,①若定时器原始状态为0,则集电极输出(7脚)导通接地,使电容C放电、Vc=0,即输入6脚的信号低于2/3Vcc,此时定时器维持0不变。
②若定时器原始状态为1,则集电极输出(7脚)对地断开,Vcc经R向C充电,使Vc 电位升高,待Vc值高于2/3Vcc时,定时器翻转为0态。
结论:单稳态触发器正常工作时,若未加输入负脉冲,即Vi保持高电平,则单稳态触发器的输出V o一定是低电平。
单稳态触发器的工作过程分为下面三个阶段来分析,图为其工作波形图:
①触发翻转阶段:
输入负脉冲Vi到来时,下降沿经RiCi微分环节在Vi’端产生下跳负向尖脉冲,其值低于负向阀值(1/3Vcc)。由于稳态时Vc低于正向阀值(2/3Vcc),固定时器翻转为1,输出V o为高电平,集电极输出对地断开,此时单稳态触发器进入暂稳状态。
②暂态维持阶段:
单稳态触发器特点及应用
单稳态触发器特点及应用
单稳态触发器是一种基本的数字逻辑电路元件。它有着独特的特点和广泛的应用。
单稳态触发器有两个稳定的状态,分别被称为"稳定1态"和"稳定0态"。当输入信号发生边沿变化时,触发器会产生一次性的输出脉冲,将自己的状态从一个稳定状态转换至另一个稳定状态,然后再次保持在此状态,直到下一个输入信号的到来。
单稳态触发器有以下特点:
1. 基本功能:单稳态触发器可以将一个瞬时的输入信号转换为一个确定的固定时间宽度的输出脉冲。这个输出脉冲的时间宽度由触发器内部的电路元件和外部的电容、电阻等元件决定。
2. 稳定的状态:单稳态触发器有稳定1态和稳定0态两种状态,这两种状态之间可以通过输入信号触发器的边沿变化来转换。
3. 输出脉冲:在输入信号变化时,单稳态触发器会产生一次性的输出脉冲。这个脉冲的宽度是固定的,不受输入信号变化的时间长短影响。
4. 延迟时间:单稳态触发器具有一个延迟时间,即输入信号发生变化到输出脉冲出现的时间间隔。这个延迟时间是固定的,不受输入信号的频率和幅度的影响。
单稳态触发器有广泛的应用:
1. 脉冲生成:单稳态触发器可以将一个瞬态输入信号转换为一个固定宽度的脉冲。这个功能在很多电子设备中都有应用,例如数字逻辑电路中的时序控制、计数器的启动、断电、复位等。
2. 时序控制:单稳态触发器可以用来实现时序控制。通过控制输入信号的变化时间和触发器自身的延迟时间,可以实现对电路的时序控制,例如在特定时间间隔内产生脉冲或者使特定电路模块按照固定的顺序工作。
3. 双稳态触发:单稳态触发器可以用来实现双稳态触发器。通过将两个单稳态触发器串联,可以构建一个双稳态触发器。在数字电路中,双稳态触发器用来存储和传输数字信号。
单稳态触发器与施密特触发器原理及应用
单稳态触发器与施密特触发器原理及应用
1.单稳态触发器的原理:
单稳态触发器,也称为单稳多谐振荡器,是一个能够在输入信号发生变化时,产生一个固定时间的输出脉冲的元件。它有两个稳态,一个是触发态,另一个是稳定态。在触发态时,输出保持一个较低的电平;在稳定态时,输出保持一个较高的电平。当输入信号发生变化时,触发器进入触发态并产生一个固定宽度的输出脉冲,然后返回稳定态。
单稳态触发器的原理是通过RC电路的充放电过程实现的。当输入信号变为高电平时,电容开始充电,直到电压达到了触发器的门限电压。这时,触发器进入稳定态。而当输入信号变为低电平时,电容开始放电,直到电压降到触发器的触发电平。这时,触发器进入触发态并产生一个固定宽度的输出脉冲。
2.单稳态触发器的应用:
-消抖器:将机械开关产生的抖动信号转换为一个稳定的输出信号。
-一次性多谐振荡器:使用单稳态触发器的稳定脉冲输出来控制多谐振荡器的频率,实现一个稳定的脉冲输出。
-电平传递:将一个短时脉冲信号转换为一个稳定的电平信号输出。
3.施密特触发器的原理:
施密特触发器,又称为滞回比较器,是一种具有正反馈的比较器。它的输入信号必须经过两个不同的阈值电平才能改变输出状态。施密特触发器有两个稳态,一个是高稳态,另一个是低稳态。当输入信号超过上阈值
电平时,触发器从低稳态切换到高稳态;当输入信号低于下阈值电平时,触发器从高稳态切换到低稳态。
施密特触发器的原理是利用正反馈产生滞回特性。当输入信号超过上阈值电平时,正反馈会加强这个变化,使得输出电平更快地从低电平切换到高电平。而当输入信号降低到下阈值电平时,正反馈会加强这个变化,使得输出电平更快地从高电平切换到低电平。
《单稳态触发器》
(3)暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的 参数(阈值电压及外接R、C),与触发脉冲的宽 度和幅度无关。
精选ppt
《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器
二、单稳态触发电路的应用
(1)用作脉冲整形
不可重复触发
精选ppt
《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器
6.4.3 用555时基电路构成单稳态触发器
在555时基单元电路的外部加接几个阻容 元件,就可接成单稳态电路。它所形成的单 脉冲持续宽度,可以从几微秒到几个小时, 精密度可达0.1%。
由555组成单稳态触发器时仅需外接一个 由电阻R和电容C组成的定时网络。
精选ppt
《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器
下图6.4.5是TTL集成单稳态触发器74121简化的原理性 逻辑图。它是在普通微分型单稳态触发器的基础上附加输入 控制电路和输出缓冲电路而形成的。具有边沿触发的性质。
上、下边沿触发输入控制
tWRexC texltn2
图6.4.5 集成单稳态触发器74121逻辑图
tw=?
精选ppt
t re
《数字电子技术》
6.4 单稳态触发器
(二)积分型单稳态触发器
图6.4.3是用TTL与非门和反相器以及RC积分电路组成 的积分型单稳态触发器。为了保证vo1为低电平时VA在VTH以 下,电阻R的阻值不能取得很大。该电路用正脉冲触发。
单稳态触发器脉宽计算公式
单稳态触发器脉宽计算公式
单稳态触发器脉宽计算公式是电子学的基础公式之一,它被广泛应用于各种电子电路中,特别是数字电子电路和计时电路中。本文将简要介绍单稳态触发器及其脉宽计算公式的基本知识。
一、单稳态触发器简介
单稳态触发器是一种基本的数字电子电路元件,用于处理数字信号的稳态和脉冲信号。它有一个输入和两个输出,分别为Q和Q'(Q和Q‘互补)。单稳态触发器有两种类型,一种是正沿触发型(也称为T型触发器,它在T型脉冲信号到来时对输入进行稳态转换),另一种是负沿触发型(也称为D型触发器,它在D型脉冲信号到来时对输入进行稳态转换)。
单稳态触发器的工作原理是利用一个电容器和一个电阻器构成的RC电路来实现稳态和脉冲信号的处理功能。当输入信号发生变化时,电容器会接收到新的电荷,并在一段时间内保持电荷状态,从而控制输出信号状态的稳定和变化。
二、单稳态触发器脉宽计算公式
单稳态触发器的脉宽计算公式是由RC电路的电荷放电时间和电容器电量计算得到的。当单稳态触发器接收到输
入信号后,它会在一定时间内自动从稳态转换为脉冲信号,这个时间就是脉宽。
单稳态触发器脉宽计算公式如下:
t = 1.1 x R x C
其中,t是脉宽,单位为秒;R是电阻器的阻值,单位为欧姆;C是电容器的电容值,单位为法拉。
在实际应用中,我们需要根据具体的电路参数来优化单稳态触发器的设计和脉宽计算。一般来说,电阻器的阻值和电容器的电容值越大,脉宽就越长,反之亦然。因此,在进行单稳态触发器脉宽计算时,我们需要仔细考虑电路参数的选择和调整,以保证电路的稳定性和性能。
单稳态触发器
(2)外加触发信号,电路翻转为暂稳态
设稳态时vI为低电平。当vI电平由低变高时,由于vC不能 突变仍保持高电平,则使vO电平从高变低;随电容C的放电 过程进行,vC将下降,维持G2开通的条件将被破坏,因此G2 开通的状态是暂时的,是暂稳态;
(3)自动返回到稳态
当vC下降到关门电平时,G2由开通返回到关闭状态, vO由低电平返回到高电平。
14.2 单稳态触发器
14.2.1 用与非门组成的单稳态触发器 14.2.2 单稳态触发器集成电路简介 14.2.3 单稳态触发器应用举例
14.2 单稳态触发器
单稳态触发器:有一个稳定状态和一个暂稳态的触发器。
主要应用:延时、整形等方面。 14.2.1 用与非门组成的单稳态触发器 1.电路组成:两个与非门;一个积分电路。 2. 工作原理: 电路处于稳态 → 外加触发信号,电路翻转为暂稳态 → 自动返回到稳态。 (1) 电路的稳态——无论vI是高电平还是低电平,G2 处于关闭状态,输出vO为高电平,这是电路的稳态;
3.正常工作条件:输入正脉冲vI的宽度tpI一定要大于单 稳态的输出脉冲宽度tp。
4.弱点:正常工作依赖输入脉冲宽度。
5.改进措施:采用负窄脉冲触发的积分型单稳电路。
14.2.2 单稳态触发器集成电路简介 一、CT74121型单稳态触发器简介
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单稳态触发器工作原理
单稳态触发器工作原理
单稳态触发器是一种具有稳态和非稳态两种工作状态的数字逻辑电路。在非稳态时,输入引发了一次输出。在稳态时,输入不会引发输出,除非在输入发生变化时。单稳态触发器可以用于生成延时脉冲、消除毛刺、处理不稳定的输入信号等应用。
单稳态触发器通常由两个互补的非门(也称为反相器)组成。一个非门的输出连接到另一个非门的输入,并将该输入与一个稳态输入连接在一起。这个稳态输入决定了单稳态触发器的状态,称为置位状态或复位状态。
在置位状态下,第一个非门的输出为高电平,将第二个非门的输入拉低。这将导致第二个非门的输出保持在低电平,触发器处于非稳态。只要输入保持稳定,触发器将保持在非稳态,不产生输出。
当稳态输入发生变化,例如由低电平变为高电平时,第一个非门的输出将变为低电平。这将导致第二个非门的输入变为高电平,从而使第二个非门的输出在一个特定的时间间隔内保持在高电平。这个时间间隔称为单稳态脉冲宽度,可以通过选择适当的电阻和电容值来控制。
一旦单稳态脉冲宽度过去,第二个非门的输出将返回到低电平,触发器重新进入稳态。只有当稳态输入再次变化时,才会重新触发单稳态脉冲。
通过这种方式,单稳态触发器可以在非稳态时对输入信号进行
处理,生成一个确定宽度的输出脉冲,然后返回稳态状态以等待下一次输入变化。这种功能使得单稳态触发器在数字电路中非常有用。
单稳态触发器与施密特触发器原理及应用
单稳态触发器与施密特触发器原理及应用单稳态触发器(Monostable Multivibrator)是一种具有两个稳态(稳态1和稳态2)的触发器,但在激励条件改变后,只能保持一种稳态的触发器。单稳态触发器在输入信号由低电平(稳态1)变为高电平时,输出会产生一个固定的时间延迟脉冲,然后返回到低电平(稳态2)。在没有输入信号的情况下,输出稳定在稳态2的低电平状态。
单稳态触发器的原理是基于RC(电阻-电容)延迟时间。输出状态由电容器充电和放电的时间决定。当输入信号由低电平变为高电平时,电容器开始充电。当输入信号保持高电平时,电容器继续充电,直到达到一些阈值电压。到达该阈值电压后,输出状态发生翻转,输出低电平脉冲。然后电容器通过放电电阻放电,直到电容器完全放电,输出回到稳态2单稳态触发器的应用很广泛。其中一个常见的应用是产生固定宽度的脉冲。例如,当需要在输入信号上产生一个固定时间的脉冲来控制其他电路的操作时,可以使用单稳态触发器。另一个应用是作为计时电路中的一部分,例如倒计时器或延时器。
施密特触发器(Schmitt Trigger)是一种具有两个稳态的触发器,反馈电路具有正反馈特性。在输入信号的幅值超过一定阈值电压时,输出发生翻转。施密特触发器可以解决输入信号噪声问题,而单稳态触发器则没有这种功能。
施密特触发器的原理是基于反馈电路,此电路具有两个阈值电压:上阈值电压(Vth)和下阈值电压(Vtl)。当输入信号的幅值大于上阈值电压时,输出状态翻转为高电平;当输入信号的幅值小于下阈值电压时,输
单稳态触发器工作过程
单稳态触发器工作过程
单稳态触发器是数字电路中常见的一种触发器,也被称为单稳态多谐振荡器。它在应用中具有重要的作用,可以用于信号的延时、脉冲的整形、频率的分频等。本文将详细介绍单稳态触发器的工作过程及其应用。
一、单稳态触发器的基本概念
单稳态触发器是一种具有两个稳定状态的触发器,其中一个稳定状态为触发状态(也称为非稳态),另一个稳定状态为稳态。在触发状态下,当输入信号满足特定条件时,触发器会自动切换到稳态,并在一定时间后恢复到触发状态。这种触发器的工作过程可以用一个简单的模型来描述。
二、单稳态触发器的工作原理
单稳态触发器通常由两个互补的非门和一个RC电路组成。当输入信号触发器为高电平时,称为触发状态;当输入信号为低电平时,称为稳态。在触发状态下,输出信号为高电平;在稳态下,输出信号为低电平。当触发状态下输入信号发生改变时,触发器会进入稳态,并在一定时间后返回触发状态。
三、单稳态触发器的工作过程
单稳态触发器的工作过程可以分为触发过程和稳态过程两个阶段。
1. 触发过程
当输入信号从低电平变为高电平时,触发器进入触发状态。在这个阶段,输出信号保持高电平,RC电路开始充电。触发器的稳态过程的持续时间由RC电路的参数决定,可以通过改变RC电路的电阻和电容值来控制。
2. 稳态过程
当RC电路充电到一定程度后,触发器会自动从触发状态切换到稳态。在稳态下,输出信号保持低电平,RC电路继续充电直到充满。稳态过程的持续时间由RC电路的参数决定,可以通过改变RC电路的电阻和电容值来控制。
四、单稳态触发器的应用
单稳态触发器在数字电路中有广泛的应用。以下是一些常见的应用场景:
单稳态触发器
单稳态触发器
我们知道,由于触发器有两个稳定的状态,即0和1,所以触发器也被称为双稳态电路。与双稳态电路不同,单稳态触发器惟独一个稳定的状态。这个稳定状态要么是0,要么是1。单稳态触发器的工作特点是:
(1)在没有受到外界触发脉冲作用的状况下,单稳态触发器保持在稳态;
(2)在受到外界触发脉冲作用的状况下,单稳态触发器翻转,进入“暂稳态”。假设稳态为0,则暂稳态为1。(3)经过一段时光,单稳态触发器从暂稳态返回稳态。单稳态触发器在暂稳态停歇的时光仅仅取决于电路本身的参数。微分型单稳态触发器[图6.3.1]包含阻容元件构成的微分电路。由于CMOS门电路的输入电阻很高,所以其输入端可以认为开路。电容和电阻构成一个时光常数很小的微分电路,它能将较宽的矩形触发脉冲变成较窄的尖触发脉冲。稳态时,等于0,等于0,等于,等于0,等于,电容两端的电压等于0。触发脉冲到达时,大于,大于,等于0,等于0,等于,电容开头充电,电路进入暂稳态。当电容两端的电压升高到时,即升高到时,等于0,电路退出暂稳态,电路的输出复原到稳态。明显,输出脉冲宽度等于暂稳态持续时光。电路退出暂稳态时,已经回到0(这是电容和电阻构成的微分电路打算的),所以等于,等于,电容通过输入端的庇护电路快速放电。当下降到时,内部也复原到稳态。
图6.3.1 微分型单稳态触发器
图6.3.5 积分型单稳态触发器
积分型单稳态触发器[图6.3.5]包含阻容元件构成的积分电路。稳态时,等于0,、和等于。触发脉冲到达时,等于,等于,仍等于,等于,电容开头通过电阻放电,电路进入暂稳态。当电容两端的电压下降到时,即下降到时,等于,电路退出暂稳态,电容的放电过程要持续到触发脉冲消逝。回到后,又变成,电容转为充电。当升高到后,电路内部也复原到稳态。
单稳态触发器
单稳态触发器
在楼道、走廊等场所,我们经常可以看到触摸延
时开关。它实现自动照明功能,在常态时开关关断,灯灭;触摸后开关接通,灯亮,延时2~3分钟后自动关断,灯灭。
这是什么电路呢?
单稳
态触发器
1.门电路构成的单稳态触发器
(1)电路组成
由两个或非门和RC电路组成。触发脉冲加到G1门的一个输入端,G2门的输出作为整个电路的输出,电阻R和电容C作为定时元件,决定暂稳态的持续时间。
(3)暂稳态时间的调整
暂稳态的持续时间用t w表示,即脉冲宽
度,其数值取决于RC的大小。
t w=0.7RC
即输出脉冲宽度与电阻和电容的参数大小成正比。
通常通过改变电容C的容量来粗调t w,改变电阻R 的阻值来细调t w。
2.集成单稳态触发器
集成单稳态触发器的种类很多,如74LS121、74LS122、74LS123、CC14528等。
74LS123集成电路引脚排列
74LS123具有两种触发方式,由A 端输入负脉冲为下降沿触发,若由B
端输入正脉冲为上升沿触发。
清0端
输出端
外接电容端
外接电阻/电容端
t w =0.45R T C T
(1)电路组成
由两个或非门和RC 电路连接而成
稳态(
v O1=1,v O2=0)1门电路构成
单稳态触发器(2)工作过程
正触发信号作用下翻转
暂稳态(v O1=0,v O2=1)
经一定时间后,自动返回
(3)暂稳态持续时间
t w =0.7RC
1
1
门电路构成单稳态触发器集成
单稳态触发器 74LS123芯片内含两个独立的单稳态触发器,具有正脉冲和负脉冲两种触发方式,输出脉冲宽度t w由外接电阻R T和电容C T决定,估算公式为
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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6.7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1 0,经电容C耦合,使,于是的输出v02 =1, 的高电平接至门的输入端,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
RC ln
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,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0.7kΩ。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发器
图6.11 74121逻辑图74121引脚图
74121是一种不可重复触发集成单稳态触发器,其逻辑图和引脚图分别如上图所示。
(1) 电路组成及工作原理
电路由触发信号控制电路、微分型单稳态触发器及输出缓冲电路组成。
将具有迟滞特性的非门与门合起来看成是一个或非门,它与门及外接电阻(或)、电容即组成微分型单稳态触发器,其电路工作原理与微分型单稳态触发器基本相同。电路只有一个稳态, 。当图中a点有正脉冲触发时,电路进入暂稳态, 。为低电平后是触发信
号控制电路中RC触发器的门输出低电平,将门封锁,这样即使有触发
信号输入,在a点也不会产生微分型单稳态触发器的触发信号,只有等电路返回稳态后,电路才会在输入触发信号作用下被再次触发,根据上述分析,电路属于不可重复触发单稳态触发器。
(2)触发与定时
Ø 触发方式
74121集成单稳态触发器有3个触发输入端,由触发信号控制电路分析可知,在下述情况下,电路可由稳态翻转到暂稳态:
l 若、两个输入中有一个或两个为低电平,B发生由0到1的正跳变。
l 若B和、中的一个为高电平,输入中有一个或两个产生由1到0的负跳变。
74121的功能如表1所示。
表1 74121功能表