單穩態電路與雙穩態電路

發布時間：2016-4-26 14:07 發布者：designapp

單穩態電路就是只有一種穩定輸出狀態的電路，如不自鎖的按鈕開關控制燈泡就是一個最典型、最簡單的單穩態電路：不按按鈕時，按鈕處于抬起位，其常開觸點斷開，燈泡熄滅。只有用手按下按鈕時，按鈕的常開觸點閉合，燈泡亮。當手離開按鈕，按鈕立刻抬起其常開觸點恢復斷開，燈泡滅。該電路在不觸動按鈕時總保持熄滅的一種狀態，故可稱之為單穩態電路。

雙穩態電路就是有二種穩定輸出狀態的電路，如自鎖式按鈕開關控制燈泡就是一個最典型、最簡單的雙穩態電路：當不按按鈕時，自鎖按鈕將始終保持它現有狀態不變(如處于按下位，燈泡亮，如處于抬起位，燈泡滅)，當用手按一下按鈕，按鈕將改變它的現有狀態：由抬起位變壓下或由壓下位變抬起，使燈泡由滅變亮，或由亮變為熄滅。即該電路有二個穩態輸出：亮或熄滅。故稱之為雙穩態電路。

下面畫出2個用集成塊組成的單穩態與雙穩態電路供分析參考：

電路原理分析：上圖一為單穩態電路，上圖二為雙穩態電路，這二個電路均是由雙D觸發器4013組成。在分析這2個電路原理之前，先介紹一下D觸發器工作原理：D觸發器，它有6個引線端點，其Q為正向輸出端，Q\為反向輸出端，D為數據輸入端，R為復位端，S為置位端，其R、S皆為高電位觸發有效(即當R或S=1時，會使Q=1或使Q=0)。clk為控制端，當clk=1時，其上跳沿觸發有效，將使輸出端Q電位發生變化：如D=0，給clk端輸入一正突跳脈沖，將使Q端輸出輸出為0，如D=1，給clk端輸入一正突跳脈沖，將使Q端輸出輸出為1。

了解D觸發器動作原理，就不難分析上面二圖的動作原理：

1、圖一為單穩態電路，其電路是由D觸發器、電阻R與電容C組成，電阻R二端分別接D觸發器的Q\端與S端，電容C的二端分別接S端與電源地(GND)，4013的R端與D端接電源地(GND)。當接通電源瞬間，其輸出可能會有2種輸出狀態：一種為：Q=1、Q\=0，另一種為：Q=0、Q\=1，但延時一段時間后該電路達到穩定狀態后，其輸出只有一種輸出狀態，即：Q=1，Q\=0。請見以下分析：

(1)、如通電瞬間，其輸出狀態為Q=1、Q\=0，由于C的原電壓=0，而Q\=0，使R、C支路電壓=0，C將保持0V不變，即S端電壓=0，R端接地，在無外信號觸發clk端時，電路將總保持這種輸出狀態。

(2)、如通電瞬間，其輸出Q=0、Q\=1，Q\輸出的高電壓將通過電阻R向C充電，使C的電壓由0上升，當C的電壓上升到使S端置位使能的電位時，將使輸出端Q置1。即Q=1、Q\=0，Q\=0將使R、C支路短路，則使C的電壓通過電阻R進行放電，使C的電壓由高電壓下降，直至到0。這個放電過程，使S端電壓由1↓0。這時其S與R端皆為0，不起置位或復位作用，在無外觸發信號，電路將總保持這種輸出狀態(Q=1、Q\=0)不變。這就是單穩態電路在通電后，其穩態輸出只有一種狀態的原由。

觸發使能其輸出狀態分析：該電路在沒有外出發信號出發時，其輸出狀態總保持為：Q=1、Q\=0。而數據端D始終=0。即輸出Q與數據D的電壓總是相反的。故當clk端輸入一正脈沖信號時，其脈沖的上升沿使能，總會使輸出端Q由1↓0，而Q\端由0↑1。此時的輸出為暫態(即暫時保持的輸出狀態)：因為Q\=1(高電壓)將通過電阻R向C充電，使C的電壓由0上升，當C的電壓上升到使S端置位使能的電位時，S端置位使能，使輸出Q=1，Q\=0。而Q\=0。又使C通過電阻R進行放電，即C的電壓由高電壓下降，直至到0。這時的S與R端皆為0，clj端如再無外觸發脈沖時，電路將總保持這種輸出狀態不變。即：Q=1、Q\=0。

單穩態輸出的暫態脈沖寬度，取決于電阻R與電容C的乘積：RC值大，輸出脈沖寬，RC值小，輸出脈沖窄。

2、圖二為雙穩態電路：其電路組成：就一個D觸發器，無其它元件，其電路組成特點是：輸出端Q\與數據端D線連接，其復位端R與置位端S皆接地。

當接通電源時，其輸出狀態有2種：(1)為：Q=0、Q\=1;(2)為：Q=1、Q\=0。

在沒有外觸發脈沖時，其輸出狀態保持不變，即有二個穩態輸出狀態。當clk端輸入一正脈沖時，其脈沖前沿(上升沿)觸發有效，使輸出狀態發生反轉，即如觸發前Q=0、Q\=1，觸發后其輸出Q=1、Q\=0，如觸發前Q=1、Q\=0，觸發后其輸出Q=0、Q\=1。

動作原理分析：1、如觸發前的輸出狀態為：Q=0，其Q\=1，由于D與Q\端相接，故此時的D=1，當有正突跳脈沖觸發clk端，將使輸出Q與D端狀態相同，即使Q=1，則Q\=0。2、如觸發前的輸出狀態為：Q=1，其Q\=0，由于D與Q\端相接，故此時的D=0，當有正突跳脈沖觸發clk端，將使輸出Q與D端狀態相同，即使Q=0，則Q\=1。可見每觸發一次clk端，都會使該電路的輸出狀態發生反轉，故稱為雙穩態電路。

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