双稳态电路原理、设计及应用(按键触发开关)
按键触发型双稳态电路研究与应用
按键触发型双稳态电路研究与应用作者：雷媛媛来源：《科技资讯》2019年第01期摘要：按键触发型双稳态电路是一种依靠按键开关触发的双稳态电路，它有两个稳定状态，在没有外加触发信号的作用下，电路始终处于原来的稳定状态，在通过按键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。
这就是双稳态电路的特点。
该文从实际应用出发，着重介绍几种按键触发型双稳态电路的构成、工作原理及应用领域。
关键词：按键触发双稳态电路 CD4069 CD4013中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）01（a）-00-02按键触发型双稳态电路主要由按键触发电路、控制电路、执行电路等组成的，被广泛应用在自动化控制中。
该文从实际应用出发，着重介绍几种典型的按键触发型双稳态电路的构成、工作原理及应用领域。
首先，我们来了解一下什么是双稳态电路？双稳态电路是具有两个稳定状态的电路。
未加外力双稳态电路处于一种稳定状态，加上外力之后它会从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。
这种暂时稳定的状态持续一段时间（时间由你设定）后会自动恢复到稳定的状态，该文主要介绍由按键触发的双稳态电路，该电路设计简单、操作方便、性能稳定，广泛用于一键控制开关中。
1 几种典型的按键触发型双稳态电路1.1 由门电路构成的按键触发型双稳态电路电路如图1所示。
该双稳态电路由CD4069中的3个非门、电阻R1和R2、电容C1、按键开关共同构成的。
CD4069中的1脚与按键相连，2脚与3脚相连，4脚与5脚相连，R1接在1脚和4脚之间，R2接在2脚和按键之间，按键与C1串联，1脚为该电路的输入端，6脚为电路的输出端。
电路的工作过程如下。
（1）在没有按下按键时，U1：A的1脚为低电平信号，U1：A的2脚为高电平信号，电路通过R2为C1充电，电容C1的两端为高电压，U1：B的3脚为高电平信号，U1：B的4脚为低电平信号，U1：C的5脚为低电平信号，U1：C的6脚为高电平信号，即双稳态电路的输入为低电平信号，输出为高电平信号，电路处于第一种稳定状态。
双稳态开关电路图大全（光电耦合器晶体管触发器）
双稳态开关电路图大全（光电耦合器晶体管触发器）双稳态开关电路图（一）如图为双稳态开关控制电路。
该控制电路在通电后，它的TH端被电阻R2拉向低电平，TR端被R1拉向高电平。
这时，555电路的输出端输出低电平，继电器K为吸合状态。
随后，如果按下SBl，由于TR 端被拉向低电平，电路进入置位状态，输出端输出高电平，继电器断电释放，电路进入稳态；如果是按下SB2，则有高电平加至TH端，电路输出状态不变。
在电路输出高电平的状态下，如果按下SB2 ，则有高电平加至TH端。
这时TR端也为高电平，所以555电路翻转，输出端由高电平变为低电平，继电器通电吸合，进入另一个稳态。
在随后的控制过程中，只要交替按下SB1与SB2中的一个，就会有一个对应的输出状态。
只要不按下按钮，原有的输出状态就不会自动改变。
双稳态开关控制电路双稳态开关电路图（二）双稳态控制电路的工作原理如图。
这里举一个多地控制开关的例子，可供参考。
假设负载是电灯，当按动按钮AN1时，给了IC1“CP1”端一个正脉冲，使得IC1的Q1端输出高电平，于是IC2的“CP2”端也随之输入一个正脉冲，其IC2的Q2端变为高电平，此时由于控制器DM的④脚与IC2的Q2端相连，自然也为高电平，信号灯H点亮。
再次按动AN1，则IC2的Q2端又回复到低电平，控制器DM的④端亦变为低电平而将H关断。
这样，每按动一次AN1就可改变一次H的工作状态。
该应用电路中使用了一块双D触发器集成电路CD4013，这它的内部含有两只D触发电路，其中的一只D触发电路用作脉冲展宽电路，其目的是为了防止因AN1的抖动使脉冲个数不确定；另一只D触发器构成双稳态触发器。
该电路用作节能灯的使用方法是：上楼时按动一下AN1，H点亮。
进房后再按动一下ANn，此时H熄灭。
它与单稳态节能灯不同之处是，从按动AN1至按动ANn的时间可以随意，且不受时间和空间的限制。
双稳态开关电路图（三）：接触引发的双稳态电路该电路在双稳态模式中使用一个555定时器。
双稳态电路
双稳态电路一、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。
双稳态电路图简介
NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能（集成块图在下面）1地GND 2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值）7放电8电源电压Vcc应用十分广泛，可装如下几种电路：1。
单稳类电路作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。
2。
双稳类电路作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。
3。
无稳类电路作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。
我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。
每类工作方式又有很多个不同的电路。
在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。
这样一来，电路变的更加复杂。
为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。
每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。
方便大家识别、分析555电路。
下面将分别介绍这3类电路。
单稳类电路单稳工作方式，它可分为3种。
见图示。
第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。
他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。
第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。
他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。
1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带有一个RC微分电路。
第3种（图3）是压控振荡器。
单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。
为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。
不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。
图中列出了2个常用电路。
双稳类电路这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。
双稳态触发器工作原理
双稳态触发器工作原理
双稳态触发器，顾名思义就是能够在两个稳态之间切换的触发器。
它由两个反相的输出信号Q和Q'组成，其中Q表示稳态1，Q'表示稳态2。
在输入信号变化的情况下，双稳态触发器可以在两个稳态之间切换，从而实现存储或传输数据的功能。
双稳态触发器的工作原理可以分为两个阶段：设置和保持。
在设置阶段，输入信号S和时钟信号CLK被传递到触发器中，并在特定的电路结构下，将输出Q和Q'设置为高电平或低电平的稳态之一。
在保持阶段，当时钟信号CLK另一边上升沿或下降沿时，输出Q和Q'的状态保持不变。
双稳态触发器采用双反向馈结构，即一个输出信号反馈到输入端，在逻辑电路中，可以采用多种方式实现。
比如，SR触发器采用两个交叉反馈的非门构成，当S和R输入信号同时为1时，会发生互锁现象，导致输出不稳定。
D触发器中，输入信号D接到一个口电位器旁路后，在时钟上升沿处，相应状态被传输到输出端。
双稳态触发器适用于高速数字电路、计算机储存器、显示器等众多电子设备中。
在实际应用中，需要根据具体需求和性能要求选择不同类型的触发器。
这种触发器因其高效、可靠、稳定的特点，已经成为信息处理系统和控制系统中最常用的数字电路之一。
双稳态开关的工作原理
双稳态开关的工作原理
双稳态开关是一种具有两种稳定状态的电子开关器件，常用于数字电路中的存储元件、触发器和计数器等。
其工作原理如下：
1. 初始状态：双稳态开关有两个可能的状态，通常称为"Set"和"Reset"状态。
初始情况下，双稳态开关处于其中一个状态。
2. 输入信号：当输入信号触发时，会导致双稳态开关进入另一种状态。
3. Set状态：当输入信号触发后，双稳态开关会进入Set状态，这时其输出为高电平。
在Set状态下，开关会保持在这个状态，不受输入信号的影响。
4. Reset状态：当输入信号再次触发时，双稳态开关会进入Reset状态，这时其输出为低电平。
在Reset状态下，开关会
保持在这个状态，不受输入信号的影响。
5. 稳定状态：在Set或Reset状态下，双稳态开关会一直保持
在对应状态，不会自动切换。
只有再次触发输入信号，开关才能切换到另一种状态。
通过控制输入信号的触发时机，可以实现双稳态开关的状态切换。
这种特性使得双稳态开关可以用于存储和处理数字信息，例如在计算机内存中保存和读取数据。
双稳态多谐振荡器电路及应用
双稳态多谐振荡器电路及应用
什么叫双稳态多谐振荡器?
双稳态多谐振荡器又称正反器，此种电路具有两个稳定状态，其中任一个三极管ON时，另一个一定OFF，若无任何触发信号输入，此一状态便恒定不变。
若触发信号使原来ON的变成OFF，则原来OFF的必转为ON，此种状态会继续保持至下一触发信号。
双稳态多谐振荡器电路及工作原理
如图一所示，虽然Q1 Q2使用相同编号晶体管，偏压条件相同，但因晶体电流增益β的差异，必定有一三极管会进入饱和状态VCE=0.2V。
另一三极管在无法获得偏压状况下，会被强迫截止。
在此假设Q1 ON、Q2 OFF，C1充电至VCC，C2=0，当输入负脉冲信号至二个三极管基极时，Q1 Q2同时OFF，Q2因为重新获得偏压而导通，Q1因电容电压VC1 =VCC，无法马上获得偏压，所以Q2 ON而迫使Q1 OFF后，C1经RB2放电，C2充电至VCC。
当第二个负脉冲进入时，状况相反使Q1 ON，Q2 OFF，如此周而复始，若无输入信号则电路保持当时状态，所以正反器有记忆作用。
图二为其波形。
图一双稳态震荡器
图二
双稳态多谐振荡器应用
开关电路:
当按下S1时VT1为OFF VD1灭，VT1为ON VD2亮，放开S1后，保持这个状态
当按下S2时VT1为ON VD1亮，VT1为OFF VD2灭，放开S2后，保持这个状态
图3
直流电机正反转电路
下面这个驱动继电器用于控制电机正反转
图4
本文来自: 原文网址：/sch/jcdl/0082121.html。
最简单的双稳态电路
最简单的双稳态电路电路是电子学中的重要概念，它由多个元器件组成，可以实现各种功能。
在电路中，双稳态电路是一种特殊的电路，它可以同时存在两种稳定状态。
在这篇文章中，我们将介绍最简单的双稳态电路。
什么是双稳态电路？在电路中，稳态是指电路中各个电量（电压、电流等）的数值保持不变的状态。
在双稳态电路中，电路可以同时存在两个稳定状态，即电路可以在两种状态之间自由切换。
这种电路在电子学中应用广泛，比如在计算机内存中，存储器单元的状态就是双稳态的。
双稳态电路的实现实现双稳态电路有多种方法，其中最简单的一种是使用一个晶体管和两个电阻器。
如图所示：这个电路中，晶体管的发射极连接一个电阻器R1，集电极连接一个电阻器R2。
电路的输入端连接一个电压源U1，输出端接一个负载电阻R3。
这个电路的输出电压可以分为两种状态：高电平（Vcc）和低电平（0V）。
当输出电压为高电平时，晶体管处于饱和状态，输出端的电压接近电源电压U1，此时电路中的电流主要通过R3和晶体管流过负载电阻。
当输出电压为低电平时，晶体管处于截止状态，输出端的电压接近0V，此时电路中的电流主要通过R1、R2和负载电阻流过。
因为电路中存在正反馈，所以电路可以在这两种状态之间自由切换。
如何设计双稳态电路？设计双稳态电路需要考虑多个因素，比如电路的稳定性、电路的灵敏度、电路的功耗等。
在本文中，我们只介绍最简单的双稳态电路的设计方法。
首先，我们需要确定电路的输入电压范围和输出电压范围。
在上面的电路中，输入电压范围是0V~U1，输出电压范围是0V~Vcc。
其次，我们需要选择晶体管的型号和电阻器的阻值。
在这个电路中，晶体管的型号可以选择BC547或者2N3904，电阻器的阻值可以选择1kΩ。
接下来，我们需要计算电路的工作点。
工作点是指电路在稳定状态下的电压和电流数值。
在这个电路中，工作点可以通过计算晶体管的基极电压和发射极电流得到。
实验04-双稳态触发器功能及应用课件
实验四双稳态触发器功能及应用一、实验目的1．掌握两种基本RS触发器的构成、集成JK和D触发器的逻辑功能测试、触发方式和使用方法。
2．掌握触发器之间的相互转换。
3．掌握时序逻辑电路的分析方法与步骤，并通过实验进行逻辑功能验证。
4．学会应用双稳态触发器设计电路。
二、实验任务（建议学时：2学时）（一）基本实验任务1. 两种基本RS触发器逻辑功能测试；2. D触发器（74LS74）的逻辑功能测试；3. JK触发器（74LS112）的逻辑功能测试；4. 用JK触发器构成D、T、T＇触发器，并验证其逻辑功能；（二）扩展实验任务（电类本科生1、2、3项必选一个，4、5项必选一个，非电类本科生1、2、3项任选一个）1. 对图4-5所示时序逻辑电路1进行分析，画出电路的状态表，并说明该电路实现的逻辑功能是什么？请根据电路原理图在实验室完成电路连线，并验证你的结论。
2. 对图4-6 异步时序逻辑电路2进行分析，画出电路的状态表，并说明该电路实现的逻辑功能是什么？请根据电路原理图在实验室完成电路连线，并验证你的结论。
3. 对图4-7 异步时序逻辑电路3进行分析，画出电路的状态表，并说明该电路实现的逻辑功能是什么？请根据电路原理图在实验室完成电路连线，并验证你的结论。
4.使用D触发器设计一个四位同步加法计数器（可适当增加必要的基本门电路），并验证其逻辑功能。
5.根据图4-9所示电路及工作原理，使用D触发器将图中的控制电路设计出来，以实现图4-9电路的功能。
三、实验原理触发器（Flip-flop）简称FF。
按电路结构分为：基本RS触发器（又称RS锁存器）、同步触发器、主从触发器（Master-Slave FF）、边沿触发器（Edge-Triggered）、维持阻塞触发器等，不同电路结构的触发器有不同的动作特点。
按逻辑功能分为：RS触发器（RS锁存器）、D触发器、JK触发器、T和T′触发器等。
1）基本RS触发器动作特点：基本RS触发器，其输出端和Q′状态由输入信号R和S来决定，当输入信号R和S发生变化时，输出端Q和Q′的状态作相应的变化。
触发器和时序逻辑电路221双稳态触发器
221双稳态触发器的工作原理
01
当置位输入端S为高电平、复位输入端R为低电平时，输出 端Q保持原状态。
02
当置位输入端S为低电平、复位输入端R为高电平时，输出 端Q状态翻转。
03
221双稳态触发器的输出状态不会因为输入信号的消失而消 失，除非另一个相反状态的信号到来。
221双稳态触发器的特点与优势
触发器还可以用于实现时序逻辑电路，如同步时序电路和异 步时序电路。
02
CATALOGUE
双稳态触发器介绍
双稳态触发器的定义
双稳态触发器是一种数字逻辑电路，具有两个稳定状态， 可以在外部信号的作用下在这两个状态之间进行转换。
它通常由两个交叉反接的晶体管或开关管组成，具有两个 互补的输出端。
双稳态触发器的工作原理
当输入信号发生变化时，双稳态触发器的输出状态会发生翻转，即从低电平变为高电平或从高电平变 为低电平。
触发器有两个阈值电压，分别为正阈值电压和负阈值电压，当输入信号的电压超过正阈值电压时，输 出状态从低电平变为高电平；当输入信号的电压低于负阈值电压时，输出状态从高电平变为低电平。
双稳态触发器的应用
双稳态触发器在数字逻辑电路中有着 广泛的应用，如寄存器、计数器、分 频器等。
它还可以用于控制开关电路、检测电 路的状态变化等。
03
CATALOGUE
221双稳态触发器详解
221双稳态触发器的结构
01
221双稳态触发器由两个交叉 耦合的反相器构成，具有两个 稳定状态，即0态和1态。
02
它有两个输入端：置位输入端 S和复位输入端R，以及一个输 出端Q。
03
输出端Q的状态取决于输入端S 和R的状态，当S为高电平、R 为低电平时，Q保持原状态； 当S为低电平、R为高电平时， Q状态翻转。
双稳态开关工作原理
双稳态开关工作原理双稳态开关是一种电路，可以在两种稳定状态之间进行切换。
这种开关广泛应用于数字电路、计算机储存器等领域。
本文将详细介绍双稳态开关的原理、工作方式和特点。
双稳态开关是由两个晶体管（NPN和PNP）和两个电容器组成的电路。
晶体管是一种半导体器件，可以放大信号、开关电路等。
电容器是一种被用来储存电能的器件，可以使电路保持电荷状态。
在双稳态开关中，当输入电压为高电平时，PNP晶体管导通，NPN晶体管截止。
此时，电容器C1会充电，电容器C2会放电，使得输出端的电压为低电平。
反之，当输入电压为低电平时，NPN晶体管导通，PNP晶体管截止，电容器C1会放电，电容器C2会充电，从而使输出端的电压为高电平。
当输入信号的电平发生改变时，输出端的电平也随之发生改变，实现了在两个稳定状态之间的切换。
1. 输入端的电压必须高于晶体管基极电压，才能使对应的晶体管导通。
2. 截止态的晶体管所连接的电容器必须是放电状态，而导通态的晶体管所连接的电容器则必须是充电状态。
3. 当输入信号电平发生改变时，必须使得导通态和截止态的晶体管交替切换，才能实现双稳态开关的工作。
在实际应用中，双稳态开关常用于数字电路中的储存器、计数器等。
在SR锁存器中，通过两个双稳态开关组成的反馈回路可以实现数据的储存和传输。
三、双稳态开关的特点1. 双稳态开关的输出端只能在两个稳定状态之间切换，不能产生连续变化的信号。
2. 双稳态开关具有储存能力，可以将输入信号的状态储存下来，直到下一次的输入改变为止。
3. 双稳态开关的输入端必须具有足够高的电压，以使得晶体管能够正常工作。
4. 双稳态开关的响应速度较慢，需要一定的时间才能完成状态的切换。
除了储存器和计数器之外，双稳态开关还可以用于电路的闪存存储器、脉冲发生器、电压控制振荡器等等。
闪存存储器是一种非易失性存储器，可以在断电时保留数据，这种存储器经常被用于数字相机和移动电话等设备中，能够提供快速的启动速度和较长的电池寿命。
电路识图22-双稳态触发器电路原理分析
电路识图22-双稳态触发器电路原理分析双稳态触发器是脉冲和数字电路中常用的基本触发器之一。
双稳态触发器的特点是具有两个稳定的状态，并且在外加触发信号的作用下，可以由一种稳定状态转换为另一种稳定状态。
在没有外加触发信号时，现有状态将一直保持下去，双稳态触发器可以由晶体管、数字电路或时基电路等构成。
一、晶体管双稳态触发器下图所示为晶体管双稳态触发器电路它是由VT1，VT2两个晶体管交叉耦合组成。
R5，R3是VT1的基极偏置电阻，R2，R6是VT2的基极偏置电阻，R1，R4分别是两管的集电极电阻。
输出信号可以从两个晶体管的集电极取出，两管输出信号相反。
双稳态触发器实质上是由两级共射极开关电路组成，并形成正反馈回路，电路如下图所示，VT2的集电极输出端又通过R5反馈到VT1的基极输入端。
1、双稳态触发器的工作过程双稳态触发器的两个稳定状态是：要么VT1导通，VT2截止；要么VT2导通，VT1截止。
1）VT1导通，VT2截止时的情况因为VT1导通，Uc1=0V，VT2因无基极偏流而截至，此时Uc2=+VCC，通过R5向VT1提供基极偏流，使VT1保持导通，如下图所示，电路处于稳定状态。
1）VT2导通，VT1截止时的情况因为VT2导通，Uc2=0V，VT1因无基极偏流而截至，此时Uc1=+VCC，通过R2向VT2提供基极偏流，使VT2保持导通，如下图所示，电路处于另一种稳定状态。
2、双稳态触发器的触发方式双稳态触发器的触发方式有单端触发和计数触发两种。
1）单端触发单端触发就是把两路触发脉冲分别加到两个晶体管的基极，如下图所示，该单端触发电路采用的是将负脉冲加至导通管基极使其截止的方法，C1与R7，C2与R8分别组成两路触发脉冲的微分电路，二极管VD1，VD2隔离正脉冲，只允许负脉冲加到晶体管基极。
触发过程如下：设电路处于VT1导通，VT2截止状态。
当在左侧触发端加入一脉冲时，经C1，R7微分，其上升沿和下降沿分别产生正、负脉冲。
运放双稳态触发器电路
运放双稳态触发器电路
运放双稳态触发器电路是一种使用运算放大器（运放）实现的双稳态触发器电路。
双稳态触发器是一种具有两个稳定状态的电子电路，可以在没有外部输入的情况下保持其当前状态。
当给定适当的输入信号时，双稳态触发器可以从一个稳定状态切换到另一个稳定状态。
运放双稳态触发器电路通常基于正反馈原理来工作。
它使用运放的放大功能和正反馈回路来产生两个稳定状态。
电路中的正反馈使得运放的输出在达到某个阈值时会突然改变状态，从而触发电路从一个稳定状态切换到另一个稳定状态。
运放双稳态触发器电路的具体实现方式可以有多种，其中一种常见的实现方法是使用两个交叉耦合的运放。
每个运放的输出都连接到另一个运放的输入，形成一个正反馈回路。
这种配置导致电路具有两个稳定状态，具体取决于初始条件和输入信号。
然而，需要注意的是，运放双稳态触发器电路的具体设计和实现可能因应用需求而有所不同。
在实际应用中，可能需要根据具体的电路要求、电源电压、输入信号范围等因素进行调整和优化。
此外，由于我无法直接绘制电路图，建议您参考相关的电子电路教材、设计手册或在线资源，以获取更详细的运放双稳态触发器电路图和设计指南。
这些资源通常会提供详细的电路原理图、元件选择指导以及实际应用的示例。
按键触发型双稳态电路研究与应用
DOI：10.16661/ki.1672-3791.2019.01.090按键触发型双稳态电路研究与应用①雷媛媛(江西工业职业技术学院 江西南昌 330095)摘 要：按键触发型双稳态电路是一种依靠按键开关触发的双稳态电路，它有两个稳定状态，在没有外加触发信号的作用下，电路始终处于原来的稳定状态，在通过按键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。
这就是双稳态电路的特点。
该文从实际应用出发，着重介绍几种按键触发型双稳态电路的构成、工作原理及应用领域。
关键词：按键触发 双稳态电路 CD4069 CD4013中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2019)01(a)-0090-02按键触发型双稳态电路主要由按键触发电路、控制电路、执行电路等组成的，被广泛应用在自动化控制中。
该文从实际应用出发，着重介绍几种典型的按键触发型双稳态电路的构成、工作原理及应用领域。
首先，我们来了解一下什么是双稳态电路？双稳态电路是具有两个稳定状态的电路。
未加外力双稳态电路处于一种稳定状态，加上外力之后它会从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。
这种暂时稳定的状态持续一段时间(时间由你设定)后会自动恢复到稳定的状态，该文主要介绍由按键触发的双稳态电路，该电路设计简单、操作方便、性能稳定，广泛用于一键控制开关中。
1 几种典型的按键触发型双稳态电路1.1 由门电路构成的按键触发型双稳态电路电路如图1所示。
该双稳态电路由CD4069中的3个非门、电阻R 1和R 2、电容C 1、按键开关共同构成的。
CD4069中的1脚与按键相连，2脚与3脚相连，4脚与5脚相连，R 1接在1脚和4脚之间，R 2接在2脚和按键之间，按键与C 1串联，1脚为该电路的输入端，6脚为电路的输出端。
电路的工作过程如下。
(1)在没有按下按键时，U 1:A的1脚为低电平信号，U 1:A 的2脚为高电平信号，电路通过R 2为C 1充电，电容C 1的两端为高电压，U 1:B的3脚为高电平信号，U 1:B的4脚为低电平信号，U 1:C的5脚为低电平信号，U 1:C的6脚为高电平信号，即双稳态电路的输入为低电平信号，输出为高电平信号，电路处于第一种稳定状态。
双稳态一键开关机
原理很简单，Q1,Q2组成双稳态电路。
由于C1的作用，上电的时候Q1先导通，Q2截止，如果没按下按键，电路将维持这个状态。
Q3为P沟道增强型MOS管，因为Q2截止，Q3也截止，系统得不到电源。
此时Q1的集电极为低电平0.3V 左右，C1上的电压也为0.3V左右，当按下按键S1后，Q1基极被C1拉到0.3V，迅速截止。
Q2开始导通，电路的状态发生翻转，Q2导通以后将Q3的门极拉到低电位，Q3导通，电源通过Q3给系统供电。
Q2导通后，C1通过R1,R4充电，电压上升到1V左右，此时再次按下按键，C1的电压加到Q1基极，Q1导通，Q1集电极为低电平，通过R3强迫Q2截止，Q3也截止，系统关机。
整个开关机的过程就是这样。
如果要求这个电路的静态功耗低，可以全部采用MOS管，成本要高点，电路如下图，原理都是一样的，双稳态电路，就不分析了。
数电实验四 双稳态触发器
实验四 双稳态触发器一、实验目的1．熟悉并验证触发器的逻辑功能和触发方式。
2．掌握集成JK 和D 触发器的使用方法和逻辑功能的测试方法。
3．掌握用JK 或D 触发器组成分频器的方法。
二、实验原理及实验资科触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元。
触发器具有两个稳定状态，即"0"和"1"，在适当触发信号作用下，触发器的状态发生翻转,即触发器可由一 个稳态转换到另一个稳态.当输入触发信号消失后,触发器翻转后的状态保持不变(记忆功能)。
根据电路结构的不同，触发器的触发方式不同，有电平触发，主从触发和边沿触发。
根据功能的不同,触发器有RS 触发器,JK 触发器,D 触发器,T 触发器,T ′触发器等类型。
集成触发器的主要产品是JK 触发器和D 触发器,其他功能的触发器可由JK, D 触发器进行转换。
电路结构和触发方式与功能无必然联系。
比如JK 触发器既有主从式的，又有边沿式的，而主从触发器和边沿触发器都有RS 、JK 、D 触发器。
1．带清除和预置端的高速CMOS 双JK 负沿触发器CC74HC112（74HC112)(1) 功能如表5-1所示。
(2) 外引线排列见图5-3。
2．带清除和预置端的TTL 维持一阻塞双D 触发器74LS74 (1) 功能见表5-2。
(2)5-2。
表5-1 74HC112功能表图5-3 74HC112外引线排列图表5-2 74LS74 功能表三、实验内容与步骤 (一)JK 触发器74112 1．复位、置位功能1）将74112芯片的J 端、K 端、R D 和S D 端各接到实验箱的一个“0”、“1”电平开关上；CP 接到实验箱的常"1"单次脉冲按钮开关上； Q 和Q 各接到一个电平指示灯上。
后续表格如无特别说明，输入端和输出端的接法同上。
接通芯片电源，操作电平开关，完成表5-3规定的实验内容。
双稳态功能按钮PLC程序
双稳态功能按钮程序在设备改造过程中，由于设备功能的增加，经常遇到操作盘面上按钮位置不足或PLC输入点数量不够的情况。
为了减小技术改造成本投入，可以通过PLC 程序来实现双稳态按钮功能，用一个按钮来实现“启动”/“停止”两种操作，这样既能减少一个按钮，又能省出一个PLC输入点，一举两得。
下面介绍两种最常用的编程方法，完成双稳态按钮功能。
1 算术运算指令实现双稳态按钮功能在数字电路中的T触发器，又叫反转触发器，当输入信号T=1时，在CP时钟脉冲控制下，可以实现输出信号的翻转功能。
现在我们就借鉴T触发器的工作原理，将按钮闭合的上升沿信号当作CP时钟脉冲，开机后第一次按动按钮为“启动（前进）”功能；第二次按动按钮为“停止（后退）”功能，如此反复反转。
图1 利用算术运算指令实现双稳态按钮功能图1所示的程序，是以LS公司的XGK型PLC为例，对程序段的原理进行分析。
第一条语句：PLC每次开始运行都要对K0000字变量进行自动清零。
第二条语句：当按动按钮（P00000）时，为提高抗干扰能力，防止误动作，程序通过定时器对该输入信号添加了0.2秒的滤波。
第三条语句：经过滤波后T0000产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲信号，就相当于给T触发器的CP端输入一个触发脉冲，该脉冲信号使字变量K0000加1，累加所得二进制数的最低位K00000状态就翻转一次。
第四条语句：然后再将K00000的位状态赋值到输出继电器P0040，这样P0040就会根据按钮（P00000）的按动次数，可得到在“0”、“1”之间改变的双稳态输出信号。
第五条语句：为了避免累加的计算结果发生溢出，如果字变量K0000累加到8（二进制1000）时，就重新赋值为0，这样对设备输出的效果没有影响。
2 通过SET和RESET指令实现双稳态按钮功能由于PLC使用者的身份和阅历差异，编程习惯也不尽相同。
电工出身的技术人员几乎不采用指令表（STL）和功能块（FCB）编程语言，而是青睐与继电器电路极为类似的梯形图（LAD）语言。
双稳态开关原理
双稳态磁性开关原理．圆形永久磁铁式(双稳态磁开关)此种开关是由装置在轿厢顶部的双稳态磁开关2，和装置在井道内导轨旁边支架上的并对应于每个层站适当位置的各个圆形永久磁铁3所组成，如图2—81所示为轿厢顶部分支架上的装置和上方的井道内部分导轨旁边支架上装置的直观图。
图2—81 圆形永久磁铁式平层装置直观图1—双稳态磁开关架；2—双稳态磁开关；3—圆形永久磁铁；4—磁体支架；5—轿厢导轨；6—轿厢顶支架；7—中间停站圆形永久磁铁的磁性较强，有N、S两个极，外直径一般为20mm，厚为10mm，中间有固定的孔，其结构如图2—82所示。
双稳态磁性开关的结构，如图2—83所示。
图2—82 圆形永久磁铁结构(主、侧立面图)1—外缘；2—固定孔图2—83 双稳态磁性开关结构1—干簧管；2—维持状态磁体；3—引出线；4—定位弹性体；5—壳体双稳态磁性开关的工作原理如下：从图中可知，在干簧管上设置两个极性相反磁性较小的磁铁2，因有它的存在，可使干簧管中的触点维持现有状态。
但因两个小磁铁吸力不足，不会使干簧管吸合，只有受到外界同极性的磁场作用时才能吸合，受到异性磁场时断开。
例如：干簧管在未受到外界磁场影响时，触点处于断开状态，当电梯轿厢运行时，双稳态磁性开关与固定在井道里轿厢导轨上磁体架上的一个S极的圆形永久磁的相遇，在通过双稳态磁性开关中N极小磁铁时，由于两个相遇磁场相反(磁力削减)，这时干簧管触点仍为断开状态；当通过S极小磁铁时，由于磁场方向相同，干簧管触点受磁力影响而吸合(磁力增强所致)。
当这个S极的圆形永久磁铁离开双稳态磁开关后，双稳态磁开关内的触点仍吸合；当外界的S极圆形永久磁铁由右向左与双稳态磁性开关相遇，通过S极小磁铁时，由于磁场方向相同，则保持干簧管吸合；通过N极小磁铁时，其磁场方向相反，磁力降低，不能再保持状态，使于簧管触点断开。
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双稳态电路原理及设计、实际应用
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
表一几种双稳态触发器的技术指标
图二(a) (b) (c) (d)
管型二极管2AP3 2AP15 2AK1C 2AK17 三极管3AX31B 3AG40 3AK20 3DK3B
信号电平“0”（无信号）（V）0 0 0 +6 “1”（有信号）（V）-6 -6 -9 0
工作频率（KHz）10 600 1000 8000
抗干扰电压（V）≥1≥1.5≥20.8-1
触发灵敏度（V) ≤4≤4.8≤7 2.5
输出端的吸收能力（mA) ≤4≤6.7≤210
输出端的发射能力（mA) ≤44≤12≤127
输出脉冲的上升时间（μs） 2 ≤0.30≤0.1≤0.1
输出脉冲的下降时间（μs） 2 ≤0.36≤0.15≤0.1
对β值的要求＞50 50-80 60-90 ＞50
元件参数的允许化△β＜10,±5% △β＜10,±5% △β＜10,±5% △β＜10,±5% 电源电压的波动范围±5% ±5% ±5% ±5%
工作温度范围（℃）0-40 -10-55 -20-50 -10-55
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/CL
CL 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=180pF
Rc ＜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)V Ubeo 为截止管临界电压，Ube o≈0.2V Uco 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=0.2V 0.4-[(12+0.4)/(Rk+RB)]Rk ＜0.2 ∴RB ＜61RK (A) 现设IL=100mA,Ueo=6+0.4=6.4V
50[(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 计算结果标在图三中
三、双稳态电路应用——单键、双键触发开关。