单稳态触发器

01 uo1
uo RS
1
3
10
uo2 R
2
1 0 100
C
+5V
R4 10 A
在如图所示的电路状态下，电容C会放电并被反 充电，
必然使得A点的电位越来越高 。
2020/12/8
uA UT
0
T4
100
A
u02
R -
T5 C
+
+5V R4
T4
u01 T5
t 41
01 uo1
uo RS
1
3
10
uo2
R
10
2
A
1 0 100
C
在如图所示的电路状态下，电容C会放电并被反 充电，
必然使得A点的电位越来越高 ，
只要 uA < UT ，
仍有 A = 0 ，一切照常。 2020/12/8
uo
0
t1
uo1
0 uo2
0 uA
UT 0
t t t t 42
011 uo1
uo RS
1
3
100
uo2
1
R
10
2
A
10 0 100
uo RS
1
3
0
uo2 2
1 R
A
0 100
C ＋－
电容C两端的电压极性为左正 右负。
A点的初始值为 1 +5V
R4 +5V
T4
＋－ u01
C T5
A R4
100
T4 R
u02
T5 电位 uA 则越来越低…...
2020/12/8
36
uo RS
1
3
0
1 uo1
uo2 2
1 R
A
0 100
1
uA
6. 4. 1 环形振荡器 利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡
器:
uo1
uo2
uo3
&
&
&
1
2
3
2020/12/8
31
设 uo3 的初始状态为0:
uo1
uo2
uo3
&
&
&
11
0 20
3 1
0
1
用波形图来表示,则为: uo3
0
优点: 电路结构简单,所用元件少而精。
ui
t
0
t1
t3
uo1
ui
uo1 R 1
2 uo2
A
0
t
C
uA
. tw = 1. 2 R C
UT t
0 uo2
2020/12/8
0 tw
t 15
“单稳态触发器”小结
uo1 R
2
ui
1
uo2 A
C
学习的重点 : 为什么可以自动返回 ?
因为电容的充、放电过程所至 。 需要多少时间才能自动返回 ?
与 R、C 的乘积成正比。
ui
0 uo1
0 uA UT
0 uo2
0
t
t1
t3
t
t
t
t2 13
10
1
ui 01
uo1 R 11
1
10
A
2 uo2
ui
C
t
0
t1
t3
+5V
uo1
R4 电容C 的充电主要 回路如右图 示：
2020/12/8
T4 uo1
T5
0 uA
R
A
＋－
UT
0 uo2
C
0
t
t
t t2
14
停留在暂稳态的时间与电路参数的关系：
Q
CP
Q
CP
Q 稳定状态
2020/12/8
暂稳态 4
由外界触发 稳定状态
暂稳态
自动返回
稳定状态
学习的重点 : 为什么可以自动返回 ? 在“暂稳态”上停留的时间有多长 ? 该时间由什么决定 ?
2020/12/8
5
9. 2. 1 积分型单稳态触发器的工作原理
ui
10
ui
0
uo1 R 1
1 1
A C
2 uo2 1
+
T5
C -
那么，uo2 应该由 1 变成 0。
2020/12/8
7
1
0
ui 1
1
uo1 R 11
1 0
A C
2 uo2
ui
0
t1
uo1
电容C应该放电:
uA
UT t
0 只要 uA > UT ，仍然有 A ＝ 1，
那么，uo2 应该由 1 变成 0。
0 uA
UT 0
uo2
0 2020/12/8
t t t t 8
只要 ui 仍为 1 状态， uo1 就会保持 0 状态， 那么电容C就不断地放电，
电路各点的逻辑状态如图所示。
2020/12/8
ui
0 uo1
0 uA UT
0 uo2
0
t1 t2
t t t t 10
10
1
ui
uo1 R 110 1
2 uo2
1 0
10
A
C
ui
t
0
t1
t3
uo1
当ui 由 1 变回 0 时， uo1 自然由 0 变到 1 ，
2020/12/8
1
§9. 2 单稳态触发器 什么叫 “单稳态触发器” ?
D
Q
CP Q
J
Q
CP
K
Q
CP
Q
这是双稳态触发器的运行结果
2020/12/8
2
§9. 2 单稳态触发器 什么叫 “单稳态触发器” ?
Q
CP
Q
CP
Q
2020/12/8
由外触 发形成
自动 返 回
3
§9. 2 单稳态触发器 什么叫 “单稳态触发器” ?
§9. 1 概述
获得矩形脉冲的途径不外乎通过下述两种途径 ： 一种是利用各种形式的多谐振荡器电路，直接产生所需要的矩形脉冲；
另一种是通过整形电路把已有的周期性变化的波形变换为矩形脉冲。
实现这一变换功能的过程，称作“整形”。 完成这一功能的电路常选用“单稳态触发器” ，
另外，单稳态触发器还有延时功能 。
Q Q CLR
CLR Q
Q
1
2
3
4
5
6
7
8
2020/12/8 1A
1B 1CLR 1Q
2Q 2CT 2RT /CT GND
18
74LS123 包括两个独立的单稳，各管脚以字头 1、2 相区别。单稳输出脉冲的宽 度，主要由外接的定时电阻 ( RT ) 和定时电容 ( CT ) 决定。 单稳的翻转时刻决定于 A、B、CLR 三个输入 相与的结果，具体参见它的功能表。
2020/12/8
19
CLR 0 X X 1
1
2020/12/8
74LS123功能表
A
B
X
X
X
0
1
X
0
0
1
1
Q
Q
说明
0
1
0
1
稳态
0
1
触发
20
74LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法: 1. 基本脉冲宽度由外接电阻 ( RT ) 、电容 ( CT ) 决定：当CT > 1000PF 时，脉宽 tW 应为
2020/12/8
29
10 0
Q
Q
Q
Q
&
&
&
&
R R
S S
＋5V
＋5V
正常时，不按按钮，Q＝0 ； 按下按钮时，锁定器翻转，
Q=1 松开按钮后，回到Q＝0 。
可见：按钮动作一次，Q端就 输出一个正脉冲。
Q S
S
Q
2020/12/8
30
§9. 4 连续矩形脉冲波的产生 矩形波发生器又称多谐振荡器。 它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论后一种电路。
C
UT
＋－
t
0
电容C两端的电压极性为左正 右负。
但是，只要 uA > UT ，
电位 uA 则越来越低…...
就有 A＝1，电路中其它各点的状态就不会 变化！
2020/12/8
37
uo
uo
RS
1
3
0
t
1 uo1
uo2 2
1 R
0 uo1
A
0 100 t
C
0
＋－
uo2
但是，只要 uA > UT ，
t
C
在如图所示的电路状态下，电容C会放电并被反 充电，
必然使得A点的电位越来越高 ，
一旦 uA > UT ，
A=1，
瞬息万变 !
2020/12/8
uo
0
t1
uo1
U 0 uo2
0 uA
U UT
0
t t t t 43
uo
uo
RS
1
3
t
uo2 uo1
2
0
t1
t2
R
uo1
A
100 t
C
0
uo2
输出信号的周期近似为 ：
0
1 1
2
0 100 R
3 uo
C 电容C的两个极板分别连接到不同的电位上，
必然会发生充放电的过程。 下面结合与非门的内部电路来分析这个过程 ：
2020/12/8
34
uo1
uo2
A RS
1
2
100 R
3 uo
C 改画 成
uo
RS
1
3
uo2 uo1
2
R A
100
C
2020/12/8
35
1 uo1
A B
C D
E F
G t0
H Q1
Q2 2020/12/8
右移逐个亮
t1 t2
全亮 全灭 t3
循环往复 28
§9. 3 单脉冲的产生
+VCC
S
F
按钮 S 按放一次，便产生一个单脉冲。
但是，由于按钮 S 机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波 用到数字系统中很容易引起误动作。因此，这个电路没有实用价值。
0 uo1
1
0
当输入的触发信号 ui 发生正跳变后，
0 uA
uo1 应该产生负跳变。
0 uo2
2020/12/8
0
t t1
t
? t
它们应该怎么 变化 ? ?
t 6
1
ui 1
uo1 R 11
1
0
A
2 uo2 1
0
C
+5V
电容C应该放电:
uA
R4
T4
uo1
R
A
UT t
0
只要 uA > UT ，仍然有 A ＝ 1，
0 uo2
思考 ： 2020/12/8
uo2 又该如何呢 ?
t
0 t2 12
0
1
Байду номын сангаас
ui
uo1 R 11 1
2 uo2
1 0
10
A
C
对与非门 2 来说它，已有一个输入端为 0 了，
另一输入端 A的电位尽管在变化 ， 却不会影响其输出值 ，
uo2 继续保持为 1 。
思考 ： 2020/12/8
uo2 又该如何呢 ?
t 0 uA
UT t
从此，电容C将进入充电过程 ，
0 uo2
波形如右图所示 ： 2020/12/8
t
0 t2 11
0
1
ui
uo1 R 110 1
2 uo2
1 0
10
A
C
ui
t
0
t1
t3
uo1
当ui 由 1 变回 0 时， uo1 自然由 0 变到 1 ，
t 0 uA
UT t
从此，电容C将进入充电过程 ，
缺点: 频率太高,并且不可调整。 2020/12/8
t 32
uo1
uo2
uo3
1
2
3
在原电路的基础上添加RC延时电路,便可以克服上图的先天不足:
uo1
uo2
A RS
1
2
100 R
3 uo
C 下面将结合它的工作波形说明其工作原理:
2020/12/8
33
设 uo 的初始状态为 0:
uo1
uo2
A RS
ui 1
1
uo1 R 110
1
0
A
C
0
1
2 uo2
电容C继续放电: uA
UT t
0 一旦 uA < UT ，立即会有 A ＝ 0，
那么，uo2 应该由 0 变成 1。
ui
0 uo1
0 uA
UT 0
uo2
0 2020/12/8
t1 t2
t t t t 9
ui 1
1
uo1 R 110
1
0
A
C
1 2 uo2
t
0
uA
T = 2. 2 RC 2020/12/8
UT t
0
T
44
uo
uo
RS
1
3
t
uo2 uo1
2
0
t1
t2
R
uo1
A
100 t
C
0
uo2
t
电路有关各点的波形如右图所示
0
uA
UT t
2020/12/8
16
9. 2. 2 集成单稳组件介绍
集成化的单稳组件的类型很多，以下以74LS123 为例，作为介绍对 象。
它的 管脚图 和 功能表分别列写在后 ：
2020/12/8
17
74LS123管脚图
VCC 1RT /CT 1CT 1Q
2Q 2CLR
2B
2A
16
15
14
13
12
11
10
9
t
t
t
t t1
A点的电位如何变化 ? 39
uo
01 uo1
uo RS
1
3
10
uo2
R
10
2
A
1 0 100
C ＋－
0 uo1
0 uo2
一旦出现 uA < UT ，
0
uA
立即有 A＝0， 电路中其它各点的状态也会跟着
变化 。
UT
U 0
2020/12/8
t
U t
t
t 电容电压不突变 !
再怎么变? 40
2020/12/8
25
时钟
+ 5V 移位输 入
ABCD
CP
QA QB QC QD
74 LS194 (1)
CLR
R
S0 S1
R2 C2
DW2
Q2
A
270420L/1S21/984: 除了清零， 就是右移。
E FG H
CP
QA QB QC QD
74 LS194 (2)
CLR
R
S0 S1
R1 C1
Q1
B
0
uA 就有 A＝1，电路中其它各点的状态就不会 变化！
UT t
0
2020/12/8
38
uo
uo RS
1
3
10
01 uo1
uo2
R
10
2
A
1 0 100
C ＋－
一旦出现 uA < UT ，
立即有 A＝0， 电路中其它各点的状态也会跟着 变化 。
0 uo1
0 uo2
0 uA UT
0
2020/12/8
2020/12/8
22
3. 通过在 A 端或 B 端加再触发脉冲， 可使输出脉冲的宽度加宽 ：
B
Q tW
tW
tW 为B的第一次触发所产生的暂稳态时间； tW 为B的第二次触发所产生的暂稳态时间。 第一次触发尚未结束，又施加第二次触发信号，
其效果如 Q 的实线波形所示。
2020/12/8
23
3. 通过在 A 端或 B 端加再触发脉冲， 可使输出脉冲的宽度加宽 ：
DW1
A
7 4 L S 1 9 4: S1 = 0
S0 = 216
用波形图表示如下:
注意 右移输入 R = 1
CP A B C D E F G H 如果没有单稳延时，八个发光二极管的显示效果为 “右移逐个亮”，并且一直亮下去 。
2020/12/8
27
电路中插进单稳态触发器以后，情况就变化了：
CP
t W = 0. 45 RT CT
RT
CT
VCC
RT / CT
CT
74LS123
2020/12/8
21
74LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法: 2. 在清零端 ( CLR ) 加清 0 负脉冲，可提前终止输出脉冲，如下图所示 ：
CLR
Q tW
图中tW是由电路参数决定的暂稳态时间 ；
实线所表示的 Q 波形则是 CLR 作用的结果。
B
Q tW
tW
由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输出脉冲的宽度， 所以，
它被称为可再触发式单稳 。
2020/12/8
24
9. 2. 3 单稳态触发器的应用举例 单稳的应用多种多样，如 ：整形、延时控制、定时顺序控制等等。
例如 “ 延时控制 ” 利用单稳可以取得延时作用，延长的时间可以通过 R、C调节。请看下例 ：