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單穩態觸發器
鎖定
單穩態觸發器只有一個穩定狀態,一個暫穩態。在外加脈衝的作用下,單穩態觸發器可以從一個穩定狀態翻轉到一個暫穩態。由於電路中RC延時環節的作用,該暫態維持一段時間又回到原來的穩態,暫穩態維持的時間取決於RC的參數值。
- 中文名
- 單穩態觸發器
- 外文名
- monostable multivibrator
- 用 途
- 計時器、監視心率轉速
- 主要器件
- 二極管、電容
- 應 用
- 脈衝整形,脈衝定時
- 狀 態
- 一個穩定狀態,一個暫穩態
單穩態觸發器電路組成
如圖6-7所示,其中R、C為單穩態觸發器的定時元件,它們的連接點Vc與定時器的閾值輸入端(6腳)及輸出端Vo'(7腳)相連。單穩態觸發器輸出脈衝寬度tpo=1.1RC。
Ri、Ci構成輸入迴路的微分環節,用以使輸入信號Vi的負脈衝寬度tpi限制在允許的範圍內,一般tpi>5RiCi,通過微分環節,可使Vi'的尖脈衝寬度小於單穩態觸發器的輸出脈衝寬度tpo。若輸入信號的負脈衝寬度tpi本來就小於tpo,則微分環節可省略。
單穩態觸發器工作原理
當輸入Vi保持高電平時,Ci相當於斷開。輸入Vi'由於Ri的存在而為高電平Vcc。此時,①若定時器原始狀態為0,則集電極輸出(7腳)導通接地,使電容C放電、Vc=0,即輸入6腳的信號低於2/3Vcc,此時定時器維持0不變。
②若定時器原始狀態為1,則集電極輸出(7腳)對地斷開,Vcc經R向C充電,使Vc電位升高,待Vc值高於2/3Vcc時,定時器翻轉為0態。
結論:單穩態觸發器正常工作時,若未加輸入負脈衝,即Vi保持高電平,則單穩態觸發器的輸出Vo一定是低電平。
單穩態觸發器的工作過程分為下面三個階段來分析,圖6-7為其工作波形圖:
①觸發翻轉階段:
輸入負脈衝Vi到來時,下降沿經RiCi微分環節在Vi'端產生下跳負向尖脈衝,其值低於負向閥值(1/3Vcc)。由於穩態時Vc低於正向閥值(2/3Vcc),固定時器翻轉為1,輸出Vo為高電平,集電極輸出對地斷開,此時單穩態觸發器進入暫穩狀態。
②暫態維持階段:
由於集電極開路輸出端(7腳)對地斷開,Vcc通過R向C充電,Vc按指數規律上升並趨向於Vcc。從暫穩態開始到Vc值到達正向閥值(2/3Vcc)之前的這段時間就是暫態維持時間tpo 。
③返回恢復階段:
當C充電使Vc值高於正向閥值(2/3Vcc)時,由於Vi'端負向尖脈衝已消失 ,Vi'值高於負向閥值(1/3Vcc),定時器翻轉為0,輸出低電平,集電極輸出端(7腳)對地導通,暫態階段結束。C通過7腳放電,使Vc值低於正向閥值(2/3Vcc),使單穩態觸發器恢復穩態。
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單穩態觸發器應用舉例
利用單穩態觸發器的特性可以實現脈衝整形,脈衝定時等功能。
1.脈衝整形
利用單穩態觸發器能產生一定寬度的脈衝這一特性,可以將過窄或過寬的輸入脈衝整形成固定寬度的脈衝輸出。
圖6-9所示的不規則輸入波形,經單穩態觸發器處理後,便可得到固定寬度、固定幅度,且上升、下降沿陡峭的規整矩形波輸出。
2.脈衝定時: