积分型单稳态触发器共96页
单稳态触发器
《数字电子技术》
2.1 微分型单稳态触发器 2.2 集成单稳态触发器 2.3 单稳态触发器的应用
单元2 单稳态触发器
引言
《数字电子技术》
单稳态触发器是输出有一个稳态和一个暂稳态的电路。 它不同于触发器的双稳态。单稳态触发器在无外加触发信 号时处于稳态。在外加触发信号的作用下，电路从稳态进 入到暂稳态，经过一段时间后，电路又会自动返回到稳态。 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发信 号无关。单稳态触发器在触发信号的作用下能产生一定宽 度的矩形脉冲，广泛用于数字系统中的整形、延时和定时。
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》
（1）稳态
在无触发信号（uI为高电平）且R＜ ROFF时，G2门关闭，uO2输出高电平；G1门 全1出0，uO1为低电平，电路处于稳态。
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》
（2）暂稳态
tW ≈ 0.7RC 在应用微分型单稳态触发器时对触发信号uI的脉宽和
周期要有一定的限制。即要求脉宽要小于暂稳态时间，周 期要大于暂稳态加恢复过程时间，这样才能保证电路正常 工作。
单元2 单稳态触发器
2.2 集成单稳态触发器
《数字电子技术》
集成单稳态触发器根据工作状态的不同可分为不可重复触发和可重复
逻辑符号
引脚排列
单元2 单稳态触发器
2.2 集成单稳态触发器
《数字电子技术》
74LS121的 功能表
1、触发脉冲 74LSl21有两种触发方式，可以上升沿触发，也可下降沿触发。
（1）上升沿触发时，触发脉冲应从B端输入，且A1和A2中至少有一 个为低电平。此时，电路由稳态翻转W延时即可得一负脉冲 。因此利
单稳态触发器
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。
详解单稳态触发器
详解单稳态触发器单稳态触发器是脉冲和数字电路中的基本触发器之一。
单稳态触发器的特点是只有一个稳定状态，另外还有一个暂时的稳定状态(暂稳状态)。
在没有外加触发信号时，电路处于稳定状态。
在外加触发信号的作用下，电路就从稳定状态转换为暂稳状态，并且在经过一段时间后，电路能够自动地回到稳定状态。
单稳态触发器在一个触发脉冲的作用下，能够输出一个具有一定宽度的矩形脉冲，常用在脉冲整形、定时和延时电路中。
单稳态触发器可以由晶体管、数字电路或时基电路等构成。
1.晶体管单稳态触发器晶体管单稳态触发器电路如图9-2所示，由VT1、VT22个晶体管交叉耦合组成。
VT1集电极与VT2基极之间由电容C1耦合，正是由于电容的耦合作用，电路具有了单稳态的特性。
图9-2 晶体管单稳态触发器R4、R3是VT1的基极偏置电阻，R2是VT2的基极偏置电阻，R1、R5分别是两管的集电极电阻。
微分电路C2、R6和隔离二极管VD组成触发电路。
输出信号可以从2个晶体管的集电极取出，两管输出信号相反。
(1)稳定状态单稳态触发器处于稳定状态时的情况如图9-3所示。
电源+VCC经R2为VT2提供基极偏流Ib2，VT2导通，其集电极电压Uc2=0V;VT1因无基极偏压而截止，其集电极电压Uc1=+VCC，电源+VCC经R1、VT2基极—发射极向电容C1充电，C1上的电压为左正右负，大小等于电源电压+VCC。
图9-3 稳定状态时的情况(2)暂稳状态当在单稳态触发器的触发端加上一个触发脉冲Ui时，经C2、R6微分，负触发脉冲通过VD加至导通管VT2基极使其截止，Uc2=+VCC，并通过R4为VT1提供基极偏流Ib1，使VT1导通，Uc1从+VCC下跳为0V。
由于电容C1两端电压不能突变，所以在此瞬间VT2基极电压Ub2将下跳为-VCC，使得VT2在触发脉冲结束之后仍然保持截止状态，这时电路处于暂稳状态，如图9-4所示。
图9-4 暂稳状态时的情况进入暂稳状态后，电容C1通过VT1集电极-发射极、电源、R2不断放电，放电结束后即进行反向充电，Ub2电位不断上升，如图9-5所示。
单稳态触发器
同时输出返回到
的状态。
此后电容C通过电阻R和G2门的导通电路放电， 最终使电容C上的电压恢复到稳定状态时的初始 值，电路从暂稳态回复到稳态。
2．电路波形 uI
0 uO1
uI02 UDD UTH
0
uO
tw
tw
0
t1 t2
t
t UDD+ΔU
t
t
由波形图可知，若uI的正脉宽大于暂态脉宽tw，在电 路由暂态返回到稳态时，由于门G1被uI封锁住了， 会使输出uO的下降沿变缓，波形质量下降。 此时可以在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，
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。
此时即使触发信号uI撤除（即uI变为低电平），uO仍维 持高电平。 但电路的这种状态不能长久保持，所以叫做暂稳态。
数字电子技术基础
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 1.2 集成单稳态触发器
单稳态触发器--只有一个稳定状态的触发器。
特点：在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态； 在触发脉冲到来时，电路由稳定状态翻转为暂 稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回 稳定状态。
暂稳定状态维持的时间长短，取决于电路的 参数（RC），与触发脉冲无关。
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。
单稳态触发器的研究
3.脉冲整形：不同脉宽、幅度脉冲触发单稳 态触发器后变换成一致脉宽、幅度的波形。
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 三、单稳态触发器触发脉冲种类 1.上升沿触发
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 三、Biblioteka 稳态触发器触发脉冲种类 2.下降沿触发
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器 1．电路组成 单稳态触发器由两个与非门 和一个积分电路组成。
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器 2．工作原理
(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。
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器 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。
江苏无锡机电高等职业技术学校
WUXI MACHINERY AND ELECTRON HIGER PROFESSIONAL AND TECHNIAL SCHOOL
项目三 脉冲信号的产生与整形电路的研究 子项目一：单稳态触发器的研究
电子与信息技术专业
电子综合技术积件
制作教师：刘立钧
全国职业教育电子与信息技术专业数字化资源共建共享
图1积分型单稳态触发器
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器
2．工作原理 电路处于稳态时外加触发信号，电路 翻转为暂稳态，经过一段时间电路自 动返回到稳态。
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器 2．工作原理 (1) 电路的稳态 无论vI是高电平还是低电平，由于G1门的 反相作用，G2的两个输入中总有一个是低 电平，G2处于关闭状态，输出vO为高电 平，这是电路的稳态；
门电路组成的微分型单稳态触发器
t3
(b)
电容正反馈
多谐振荡器
当vd下降至Vth时，G1由开态变为 关态，va由低电平上跳至高电平，G2 由关态变为开态，vb由高电平下跳至 低电平。电路又一次自动翻转。
当G1处于关态，G2处于开态后，
R
d
&
a
G1 C
(a) 3.6V
va
0.3V
&b G2
电 容 C 充 电 ， vd 电 位 逐 渐 上 升 ， 在 vd 上升至Vth之前，这段时间称为暂态Ⅱ，
电路从暂稳态回到原来的初始稳定状态，电容上的电压恢复到原来的初始态0
输出脉冲宽度的计算：
主要参数的计算
vR t vc
vc
0
vc
t
e
tw
ln
vc vc vc vc
0
tw
估算
三要素公式
tw
ln
vc vc vc vc
0
tw
RCIn VDD 0 0.7RC
vb
0.3V
放
如图中t2～t3期间的波形。
vd ΔV 1.4V
电
电
充
当vd上升至Vth时，G1由关态变为
tw1
tw2
开态，G2由开态变为关态，进入暂态 Ⅰ。以后不断重复上述过程，从而形
成周期振荡，在输出端获得矩形波v
电容正反馈 多谐振荡器
R
d
&
a
G1 C
(a) 3.6V
va
0.3V
VDD
1 2
VDD
单稳态触发器
单稳态触发器的工作特点： ① 电路有一个稳态，一个暂稳态 ② 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态 ③ 暂稳态不能长久保持，电路会自动翻转回稳态 ④ 电路在暂稳态中持续的时间，由RC延时环节决定
单稳态触发器
t tw t
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单稳态触发器
作业：
1、第7章自我检查题：题7.1：6 2、第7章思考题与习题：题7.1:5 题7.2:1， 2
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1、单稳态触发器的工作原理
2、周期的计算方法
退出
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单稳态触发器
一、单稳态触发器的特点 1、有一个稳定状态和一个暂稳状态。 2、在触发脉冲作用下，电路将从稳态翻转到暂稳 态，在暂稳态停留一段时间后，又自动返回稳定 状态。 3、暂稳态时间的长短取决于电路本身参数，与 触发脉冲的宽度无关。
单稳态触发器
单稳态触发器输出脉冲的宽度实际上是暂稳态持续 时间tw为电容C上的电压由低电平充到门2的阈值电压 UTH所需的时间，其大小可用下式估算 tw=RCln2≈0.7RC 在使用微分型单稳态触发器时，输人脉冲的宽度应小 于输出脉冲tw的宽度，否则电路将无法正常工作。
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单稳态触发器
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二、电路组成
单稳态触发器
uI __ 1 UCC 3 O uC __ 2 UCC 3
uI __ 1 VDD 3 O uC __ 2 VDD 3 t2 tw t3
··
RR
uI uI
+UCC +VDD
4 8 4 8 6 6 uo 7 3 555 uC 7 555 3 VC 2 5 2 5 1 C 1 C
所以555定时器保持0状态不变。稳态时，uc＝0，uo=0
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单稳态触发器
2、暂稳态
在负触发脉冲uI的作用下，低电平触发 TR 端得到 低于1/3UCC的触发电平 由于此时uc＝0，UTH＜UCC, UTR＜UCC, 555定时器输 出高电平。同时放电管VT截止，电路进入暂稳态， 定时开始 暂稳态阶段（t1-t2）,电容C充电，充电回路为 UCC→R→C→地，充电时间常数为RC，uc按指数上 升。
单稳态触发器
由于图示电路的RC电路接成微分电路形式，故该电路
又称为微分型单稳态触发器。
图9 集成门电路构成的单稳态触发器
3
2、用集成门电路构成的单稳态触发器
a： 输入信号uI为0时，电路处于稳态。 uI2=VDD，uO=UOL =0，uO1＝UOH =VDD。 b:外加触发信号，电路翻转到暂稳态。
5
2、用集成门电路构成的单稳态触发器
c:电容C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。
在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。当uI2上 升达到G2的UTH时，电路会发生如下正反馈过程：
6
2、用集成门电路构成的单稳态触发器
使电路迅速由暂稳态返回稳态，uO1=UOH、uO= uO2=UOL。 从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电阻R放电， 使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
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单稳态触发器
单稳态触发器
1、工作特点：
第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转到暂稳 态； 第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态， 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触 发信号无关。
例：楼道的路灯 。
2
2、用集成门电路构成的单稳态触发器
最高工作频率 fmax （或最小工作周期 Tmin ） : 设触发信号 的时间间隔为T，为了使单稳态触发器能够正常工作，应当满 足T＞tw +tre的条件，即Tmin= tw +tre。因此，单稳态触发器的 最高工作频率为： fmax = 1/ Tmin = 1/（tw +tre）
9
2、用集成门电路构成的单稳态触发器
③对输入触发脉冲宽度的要求
第二节 单稳态触发器
＆ ui G1
Q C
＆
Q
ui
R
a
G2 o t
ui o Q o Q tP o c
Q t
o
Q t tP
t
o
t b
t
积分型单稳态触发器
ui
1
R
＆
Q
C
13-9 积分型单稳态触发器
二、单稳态触发器的应用
单稳态触发器可广泛应用于： 脉冲的整形 定时 延时
单稳态触发器作定时电路的应用
ui uo o uA tP o uA uB 单稳电路 o ui a o b 13-10 单稳态触发器作定时电路的应用 a.逻辑图 b.波形图 t tP ＆ t
t
uB
单稳态触发器延时
a
tP
三、集成单稳态触发器
主要参数
（1）正向阈值电压UT＋ （2）负向阈值电压UT－ （3）输入脉冲上升或下降速度 （4）输入脉冲宽度tw （5）外接定时电阻Rext （6）外接定时电容
CT74121集成单稳态触发器
第二节 单稳态触发器
一、TTL与非门组成的微分型单稳态触发器
二、单稳态触发器的应用 三、集成单稳态触发器
一、TTL与非门组成的微分型单稳态触 发器
1.电路组成 图13-8所示两个与非门G1和G2 首尾相接，G1到G2用RC微分电路耦合，G2到G1直
接耦合。RC微分电路完成暂稳态的定时。该电路
单稳态触发器
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
1．引线排列
2．功能
•说明：×表示任意值；↓表示电平从高到低的跳变；↑ 表示电平从低到高的跳变；
（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。
冲变窄，由tp变为tp′。 •此芯片具有重复触发功能，可使输出脉冲加宽。
外加负脉冲终止输出脉冲
重触发脉冲加宽输出脉宽
3．功能表
14.2.3 单稳态触发器应用举例 单稳态触发器在脉冲系统中有着广泛的应用。 例：由CT74LS123组件接成的两级单稳态定时电路。
工作波形：
“高”表示高电平脉冲；“低”表示低电平脉 冲•使。用：Cext是外接电容端，Rint是内部电阻端，Rint／ Cext是外接电阻和电容公共端。 单稳态触发器输出脉冲的宽度由定时元件R和C决定。
接法：
二、CT74LS123双单稳态触发器简介 1．引脚排列 2．使用 •在直接复位端输入低电平脉
冲，可提前终止输出脉冲，迫使脉
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。
数字逻辑课件——单稳触发器
同时，电源VDD通过电阻R向电容C充电，UK逐渐上升。但只
要UK小于阈值电平Vth，Q端总为1。由于Q端的反馈作用， 即使Ui恢复为低电平，对电路没有任何影响。 触发脉冲宽度需略大于两级门的传输延迟时间。
3
图6-2-1 CMOS微分型单稳触发器
宽度为
Tpo 0.7(R Rin ) C
外部电阻R也可接在Rint/Cext和VCC之间，这时
Rin = 0。
15
6.2.5 单稳触发器的应用
1. 脉宽调制
触发输入TRI由周期一定的负窄脉冲控制，控制输入CON由
模拟信号US控制，使Vref1随US的瞬时值uS变化。
如果电路过渡过程的时间远大于单稳触发器的暂态时间， 则可认为电容的充电电压基本与充电时间成正比。
图6-2-9 由单稳触发器构成的WDT电路
当MPU工作正常时，由循环运行的主程序定时通过I/O口不 断重复触发74122，单稳始终处于暂态；
如果系统由于外界干扰飞程失控，不再进入主程序产生触 发信号，单稳触发器将回到稳态，输出低电平强迫MPU自动 复位。
22
6.3 施密特触发器
施密特触发器主要用于将随时间缓慢变化的非周期信号或 周期性的非矩形波信号变换成上升时间和下降时间均很小 的矩形波信号。
规则的周期性电压信号变换成矩形信号输出。
图6-3-3 施密特触发器用于波形变换
10
6.2.3 可重复触发的单稳触发器
不可重复触发的单稳触发器：在暂态过程时，新的触发 脉冲无法影响电容的充电过程，即不会影响暂态时间的 长度；只有处于稳定状态时才受触发脉冲控制。
可重复触发的单稳触发器：暂态过程从最新的一个触发 脉冲开始持续一段固定时间。
单稳态触发器课件
脉冲整形
总结词
单稳态触发器可以对输入的脉冲信号 进行整形，改变其脉冲宽度或脉冲周 期。
详细描述
利用单稳态触发器的暂态保持功能， 可以对输入的脉冲信号进行整形，改 变其脉冲宽度或脉冲周期，以满足不 同电路对脉冲信号的要求。
信号分离
总结词
单稳态触发器可以对复杂的信号进行分离，提取出所需的单个信号。
详细描述
输出信号的特性
输出信号的稳定性
单稳态触发器的输出信号应该是稳定 的，即在触发器触发后，输出信号应 该保持在一个恒定的状态，直到下一 次触发。
输出信号的延迟时间
单稳态触发器有一个延迟时间，即从 输入信号触发到输出信号稳定所需的 时间。延迟时间的长短会影响触发器 的性能，需要根据实际需求进行优化 。
电路参数的设计
分类与比较
分类
根据电路结构和工作原理，单稳 态触发器可分为施密特触发器和 多谐振荡器等类型。
比较
施密特触发器主要用于信号整形 和阈值检测，而多谐振荡器主要 用于产生脉冲信号。
02
单稳态触发器的应用
定时器
总结词
单稳态触发器可以用于产生精确的时间延迟，具有定时功能 。
详细描述
在电路中，单稳态触发器可以在输入信号的作用下，从稳态 翻转到暂态，并在一定时间后自动返回到稳态。这段时间即 为单稳态触发器的定时时间，可以用来实现精确的时间延迟 和定时操作。
特点
单稳态触发器具有暂态和稳态两个工作状态，当输入信号触发时，电路进入暂 态，经过一定时间后自动返回稳态。
工作原理
01
02
03
输入信号触发
当输入信号达到一定幅度 时，单稳态触发器由稳态 转换为暂态。
暂态过程
在暂态过程中，电路输出 信号的幅度和时间由电路 的RC时间常数决定。
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 =0.7RC11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t w=0.45R T C T单稳态触发器（1）电路特点①电路有1个稳态和1个暂稳态；②在外加触发信号作用下，电路可以从稳态翻转到暂稳态；③暂稳态维持一段时间后会自动返回稳态，其持续时间取决于RC定时元件的参数，与外加触发信号无关。
（2）电路应用常用于对脉冲信号进行整形处理、延时控制，还用于电路定时控制等。
单稳态触发器
8.1.3 单稳态触发器的应用
1. 定时 vO
vI
O vB
t
与门 tW vA vB 单稳 态 vI
tW O vA
t
O vO
t
O
t
该电路可用于频率计
2. 延时
vI
C1
R1 VCC
C2
R2
VCC
0 t
Cext Rext/ Cext 74121 ） A1 （1） A2 vI B Q vO1
Cext Rext/ Cext 74121 2） （2） A1 A2 B Q
vO
vO1
t1
tw1 0
vO tw2
tw1 t
tw2 t
VCC
0
4. 组成噪声消除电路 如用υ 作为下降沿触发的计数器触发脉冲,干扰加入 干扰加入,就会造 如用υI作为下降沿触发的计数器触发脉冲 干扰加入 就会造 成计数错误. 成计数错误
C
Cext Rext/Cext
R VCC
噪声
vI
A1 A2 B
G2
vI
G1 ≥ 1 Cd vd Rd
正脉冲触发
负脉冲触发
工作原理： 工作原理： 设定CMOS反相器的阈值电压 反相器的阈值电压 设定 a)没有触发信号时， υI=0 没有触发信号时， 没有触发信号时 电路处于一种稳态： 电路处于一种稳态：
vO1
1 0
V TH
V DD ≈ 2
vO 1 C G2
υo =0 υc =0
微分型单稳触发器
C： 电路的连接： 电路的连接： ：外接电阻容 R：外接电阻或采用内部电阻 ：
(1)工作原理 工作原理
电路的不可重复触发特性
Cext Rext/Cext Rint Rext Rint
门电路组成的微分型单稳态触发器
门电路组成的微分型单稳态触发器单稳态触发器的特点:1. 电路中有一个稳态，一个暂稳态。
2. 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
3. 暂稳态是一个不能长期保持的状态，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。
1、电路组成及工作原理微分型单稳态触发器可由与非门和或非门电路组成，图1(a)、(b)分别为由与非门和或非门构成的单稳态触发器。
与基本RC 触发器不同，构成单稳态触发器的两个规律门是由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。
(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器图1 微分型单稳态触发器1. 没有触发信号时，电路处于一种稳态。
没有触发信号时，vⅠ为低电平。
由于门G2的输入端经电阻R 接VDD，因此vO2为低电平；G1的两个输入均为0，故输出vO1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始终处于这个状态：vO1=VOH，vO2=VOL。
2. 外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态。
当v1正跳变上升到Vth后，开头G1的输出vO1由高变低，经电容C 耦合，使vR为低电平，于是G2的输出vO2由低电平变为高电平。
vO2的高电平接至G1门的输入端，从而在此瞬间导致如下正反馈过程：这样G1导通，G2截止在瞬间完成。
此时，即使触发信号vⅠ撤除(vⅠ变为低电平)，由于vO2的作用，vO1仍维持低电平。
然而，电路的这种状态是不能长期保持的，故称之为暂稳态。
暂稳态时，vO1=VOL，vO2=VOH。
3. 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G1的导通工作管对电容C充电，随着充电时间的增加，vC增加，使vR上升，当vR达到阈值电压Vth 时，电路发生下述正反馈过程（设此时触发器脉冲已消逝）：于是G1门快速截止，G2门很快导通，最终使电路由暂稳态返回至稳态，vO1=VOH，vO2=VOL。
积分型单稳态触发器
uI2降至阈值电平UTH的时间T1。在图9 - 11（a）所示的电容C充电
等效电路中， ROH是G1门输出高电平时电路的输出电阻，当负载 电流较大时，ROH≈100 Ω，当负载电流较小时，ROH可以忽略。 对应于充电过程有：
1 ( R ROH )C
*第9章 脉冲信号的产生与变换电路
R R u I 2 (0 ) (U CC U BE ) (U OH U OL ) R R1 R ROH
*第9章 脉冲信号的产生与变换电路
u I 1(uO ) tp d uI 2 tp d uI 3 tp d t t t
图9 - 2 工作波形
*第9章 脉冲信号的产生与变换电路
图9 - 2是图9 - 1电路的工作波形，不难得出其振荡周期T = 6tpd。 同理，由N个（N为不小于3的奇数）非门首尾依次相连构 成的环形电路都能产生自激振荡，若忽略各个门之间传输时延 tpd的差别，
R( R1 TS ) RE R //( R1 RS ) R R1 RS
(9 – 3)
U OH U CC U CE UE R R R 1 S
R( R1 RS ) R(U CC U BE U OH ) R R R U OH R R1 RS 1 S
(9 – 5)
*第9章 脉冲信号的产生与变换电路 若R1+RS>>R，则RE≈R，UE≈UOH，公式9 - 2和9-5就可化简
2U OH U TH U OL T1 RC 1n U OH U TH 2U OL U TH U OH T1 RC 1n U OL U TH
则图9 - 3电路的振荡周期T可近似为
*第9章 脉冲信号的产生与变换电路
积分型单稳态电路
积分型单稳态电路
积分型单稳态电路是一种具有稳态和暂态两种工作状态的基本脉冲单元电路。
这种电路主要由两个集成逻辑门及RC积分电路构成。
当输入正脉冲后，电路会进入暂稳态，随着电容放电，当电压降至阈值后，电路会回到稳态。
这种电路具有较强的抗干扰能力，但其输出波形的边沿比较差，且触发脉冲的宽度必须大于输出脉冲宽度时才能正常工作。
在积分型单稳态电路中，TTL与非门常被用作基本元件。
电路的工作原理包括稳态和暂稳态两个阶段。
在稳态下，输入信号为0，两个门G1和G2同时截止，输出vO为高电平。
当输入正脉冲后，G1导通，输出v01产生负跳变。
由于电容C上的电压不能跳变，G2导通，使vO等于v01，电路进入暂稳态。
在暂稳态期间，电容开始放电，当vA电压降至阈值Vth后，G2截止，vO回到高电平，vA继续下降。
待输入信号回到低电平时，G1又截止，v01为高电平，电容开始充电。
经过一段恢复时间tre后，电路回到稳态，vA为高电平。
此外，积分型单稳态电路的输出脉冲宽度tW可以通过等效电路来计算。
等效电路可以简化为电容C与电阻RO（G1输出为低电平时的输出电阻）串联。
利用公式脉冲宽度tW= (3～5)(RR0')C可以计算出脉冲宽度，其中R0'是G1输出高电平时的输出电阻。
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