网上收集整理的双稳态电路

电源接通时，一个三极管始终保持截止状态不变，另一个三极管始终保持饱和状态不变。

当有外来信号触发时，原来截止的变为饱和状态，原来饱和的变为截止状态。

但经过一段时间，两个三极管又恢复到原来的状态不变，这种电路只有一种稳定的状态，叫做单稳态电路，如图1-4-4所示。

三极管单稳态电路的用途也很广，如延时电路等。

在电子电路中。

其双稳态电路的特点是：它有两个稳定状态，在没有外来触发信号的作用下。

电路始终处于原来的稳定状态。

由于它具有两个稳定状态，故称为双稳态电路。

在外加输入触发信号作用下，双稳态电路从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。

双稳态电路在自动化控制中有着广泛的应用。

图1 是用分立元件构成双稳态电路的基本形式，图2 是电路中各点电压波形。

晶体管P NP 型V1 、V2 是二个反相器。

交叉耦合构成双稳态电路，每个反相器的输出端通过电阻分别耦合到另一个反相器的输入端。

由于反相器的输入和输出信号是反相的，很容易形成二个稳定状态：V1 截止V2 导通。

这是一个稳定状态；反之，V1 导通，V2 截止，这又是一个稳定状态；Rc1 、Rc2 是V1 、V2 的负载电阻，Rk 、Rk2 是二个晶体管级间耦合电阻。

为了保证晶体管快速截止，用RB1 、RB2 及电源EB 为各个晶体管的基极提供反偏置。

两管集电极的A 点和 B 点是两个输出端，这种电路一般是对称的，即Rc1=Rc 2,RB2=RB2 ，两管参数亦应相同。

图3 是用集成电路与非门构成的双稳态电路( 又称R-S 触发器) 。

它是由与非门1 、门 2 交叉耦合组成。

它有两个稳定状态：一个是门1 导通、门 2 截止，输出端Q=0 ，ō =1 ；另一个稳定状态是门1 截止、门2 导通，输出端Q=1 ，ō =0 。

如果不考虑输入触发信号的作用，当门1 导通，门2 截止时，Q 端的低电平反馈到门2 的输入端，保证门2 的截止，同时ō端的高电平又反馈到门1 的输入端，保证门1 的导通，因而这一稳定状态得以保持住；同理，门1 截止，门 2 导通，亦能保持住这一稳定状态。

假如门1 导通，门2 截止，在S 端施如一负脉冲，门1 从导通变为截止，Q 端从O 变成1 ，这个高电平加到门2 的输入端，使门2 从截止变为导通，Q 端从高电平变为低电平，又反馈到门1 的输入端。

即使撤除外加的触发脉冲，电路也将保持门1 截止、门2 导通的稳定状态。

同理。

当门l 截止、门2 导通时，从R 端外加一触发脉冲，则成了门1 导通、门2 截止的另一稳定状态。

图4 是用D 触发器构成的双稳态电路。

D 触发器有两个互补的输出端Q 与Q ，可构成两个稳定状态：当Q=1 时，ō =0 ，反之当Q=0 时，ō =1 。

图中将ō端与数据端口相连，即构成一双稳态电路。

假定此时 D 触发器Q=0 ，ō =1 ，从触发端CL 输入一正脉冲，触发器将 D 端高电平送入触发器，触发器翻转，Q 端变为 1 、Q 端变为0 。

如果撤去外加触发信号，电路就保持在Q=1 ，Q=0 的稳定状态。

如果再在CL 端输入一正脉冲信号，将 D 端低电平送入触发器，Q 为0 ，Q 为 1 ，电路保持在这一稳定状态。

从图中可知，此时的触发器构成的双稳态电路的翻转与置位端S 、复位端R 无关。

图5 是用D 触发器构成的另一种双稳态路。

S 是置位端，在S 端加一正电压，使 D 触发器置位，Q=1 ，Q=0 ；R 是复位端，在R 端加一正电压，D 触发器复位，Q=0 ，Q=1 。

所以，分别在S 端、R 端外加一正电压后( 注意，外加电压一旦产生作用，须立即撤除) ，电路从一种稳定状态翻转到另一种稳定状态。

该双稳定电路与触发端CL 、数据端 D 无关。

图6 是用十进制计数／脉冲分配器CD4017 构成的双稳态电路。

电路通电后，VDD 经C 、R 微分后产生一尖峰正脉冲作用于复位端R ，迫使IC 复位，Yo=1 ，Y1=0 ，这是第一种稳定状态；若在触发端CL 外加一正脉冲，IC 翻转Yo=0,Y1=l 。

这是第二种稳定状态，即使撤去正脉冲，电路仍保持此状态。

在CL 端再外加一正脉冲，IC 又翻转Y1 =0 ，Y2=1 ，Y2 端的高电平经二极管 D 反馈至R 端、IC 复位，Yo=1 ．Y1=0 ，电路恢复到第一种稳定状态。

图7 是用集成运算放大器F007 构成的双稳态电路。

当无触发脉冲时，输出由于D1 、D2 及正反馈作用，保持在高电平，处于稳定状态。

如果输入一正触发脉冲，则输出电压由高电平，下降到低电平，由于正反锁与D2 的作用，自保在低电平上，处于另一稳态。

加一负触发脉冲．由于正反馈与D1 作用，电路又处于高电平保持状态。

电阻R2 用来确定触发电平。

该图中输出的高低电平值，由二极管的管压降而定。

一、工作原理图一为双稳态电路，它是由两级反相器组成的正反馈电路，有两个稳定状态，或者是BG1导通、BG2截止；或者是BG1截止、BG2导通，由于它具有记忆功能，所以广泛地用于计数电路、分频电路和控制电路中，原理，图2（a）中，设触发器的初始状态为BG1导通，BG2截止，当触发脉冲方波从1端输入，经CpRp微分后，在A点产生正、负方向的尖脉冲，而只有正尖脉冲能通过二极管D1作用于导通管BG1的基极是。

ic1减小使BG1退出饱和并进入放大状态，于是它的集电极电位降低，经电阻分压器送到截止管BG2的基极，使BG2的基极电位下降，如果下降幅度足够时，BG2将由截止进入放大状态，因而产生下列正反馈过程（看下列反馈过程时，应注意：在图一的PNP电路中，晶体管的基极和集电极电位均为负值，所以uc1↓，表示BG1集电极电位降低，而uc1↑则表示BG1集电极电位升高，当BG1基极电位降低时，则ic1↑，反之当BG1基极电位升高时，ic1↓ic1越来越小，ic2越来越大，最后到达BG1截止、BG2导通；接差触发脉冲方波从2端输入，并在t=t2时，有正尖脉冲作用于导通管BG2的基极，又经过正反馈过程，使BG1导通，BG2截止。

以后，在1、2端的触发脉冲的轮流作用下，双稳电路的状态也作用相应的翻转，如图一（b）所示。

图一、双稳态电路由上述过程可见：（1）双稳态电路的尖顶触发脉冲极性由晶体管的管型决定：PNP管要求正极性脉冲触发，而NPN管却要求负极性脉冲触发。

（2）每触发一次，电路翻转一次，因此，从翻转次数的多少，就可以计算输入脉冲的个数，这就是双稳态电路能够计算的原理。

双稳态电路的触发电路形式有：单边触发、基极触发、集电极触发和控制触发等。

图二给出几种实用的双稳态电路。

电路（a)中D3、D4为限幅二极管，使输出幅度限制在-6伏左右；电路（b）中的D5、D6是削去负尖脉冲；电路（C）中的ui1、ui2为单触发，ui为输入触发表一是上述电路的技术指标。

图二、几种实用的双稳态电路二、双稳态电路的设计图三、双稳态的设计电路双稳态设计电路见表二表二双稳态电路的设计公式及计算实例要求（1）输出幅度Um=6V,（2）上升时间，tr≤100nS （3）最高工作频率fmax=1MHz步骤计算公式计算实例选择晶体管若工作频率高时，应选用高速硅开关管若工作频率低可选用低频硅或锗管现选3DK，β=50二极管选用2CK10选择电源电压图3为设计电路，故应确定ED、EC、EB∵采用箝位电路，故选ED≈Um∴ED=6V，Ec=2ED=12v,Eb=-12计算Rc Rc＜Ec/ED tr/CLCL为集电极对地的电容（包括加速电容、分布电容、后级输入电容）现设CL=180pFRc＜12/6 100×10/180×10=1.1kΩ计算Rk、RB 为保证可靠截止，应满足：Uces-[(EB+Uces)/(RK+RB)]RK＜Ubeo为保证可靠饱和，应满足：β{[(Uco-Ubes)/RK]-[(EB+Ubes)/RB]}＞[(Ec-Uces)/Rc]+IL式中：Uces为饱和电压，对硅管Uces≈(0.3～0.4)VUbeo为截止管临界电压，Ubeo≈0.2VUco为截止管的集电极电压，应取：Uco=ED+(箝位管正向压降）IL为双稳电路灌入负截电流现选Uces=0.4V,Ubeo=0.2V0.4-[(12+0.4)/(Rk+RB)]Rk＜0.2∴RB＜61RK (A)现设IL=100mA,Ueo=6+0.4=6.4V50[(6.4-0.7)/RK]-[(12+0.7)/RB]＞[(12-0.4)/1]+10∴RB＞12.7RK/(5.7-0.43RK (B)若选RK=6.8k由（A）算得RB＜415K，由(B)式算得RB＞31K，故选RB=39K选择CrRr RrCr≤1/2fmax,通常Cr为几十pF 现选Cr=51pF∴Rr≤1/6×1051×10=3.2k 故选Rr=2.4k选择加速电容CK对合金管CK为几百pF对高频外延管CK为几十pF 现选Ck=51pF上图为分立元件三极管等构成的集--基耦合双稳态电路。

它由两个倒相放大器首尾相接而成。

为了分析简便，假定电路原来处于T１饱和，T2截止的状态，当在ui1端加一负触发脉冲后，ub１下降，并引起下列正反馈循环过程：ub１↓→ib1↓→ic1↓→uc1↑→ub2↑→ib2↑→ic2↑→uc2↓→┐↑----------------------┘使T１迅速截止，T２迅速饱和，触发器进入新的稳定状态。

如不加触发信号，它将保持这个状态不变。

此时，若在ui2端加有负脉冲触发信号,那么，就会引起ub2下降，发生同于上述的正反馈过程，使得T１饱和，T2截止，触发器还原到初始的稳定状态。

轮流改变ui1、ui2端的触发脉冲，触发器的工作状态也就交替变化。

它的输出电压uc1，和uc2与触发脉冲间的关系如图Z1629所示。

双稳态触发电路实际上也是RS触发器，其ui1端相当于R端，ui2端相当于S端。

因此，用门电路组成的双稳触发电路就不再详细叙述了。

三极管双稳态电路在没有外来信号时，三极管始终保持原来的截止或饱和状态不变，当有外来信号触发时，原来截止的变为饱和状态并保持不变，原来饱和的变为截止状态也保持不变。

这种电路具有两种稳定的状态，叫做双稳态电路，如图1－4-1所示。

双稳态电路的用途很广，如用来控制直流电动机的正反转等。

这个电路是使用，CMOS集成电路CD4013双D正反器，分别接成一个单稳态电路和一个双稳态电路。

单稳态电路的作用是对触摸信号进行脉波宽度整形，保证每次触摸动作都可靠。

双稳态电路用来驱动晶体管Q1的开通或关闭，进而控制继电器。

以下是找到的基本原图：但又参考了一些其它的相关电路，加上电源的滤波电容及ＬＥＤ指示，输入的对地改为2M电阻，改变它可以改变它的灵敏度。

电路做了小部份的修改后如下图，就是我们这个制作的全图。