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雙穩态電路工作原理

生活 更新时间:2025-01-27 02:20:37

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

雙穩态電路就是有二種穩定輸出狀态的電路,如自鎖式按鈕開關控制燈泡就是一個最典型、最簡單的雙穩态電路:當不按按鈕時,自鎖按鈕将始終保持它現有狀态不變(如處于按下位,燈泡亮,如處于擡起位,燈泡滅),當用手按一下按鈕,按鈕将改變它的現有狀态:由擡起位變壓下或由壓下位變擡起,使燈泡由滅變亮,或由亮變為熄滅。即該電路有二個穩态輸出:亮或熄滅。故稱之為雙穩态電路。

下面畫出2個用集成塊組成的單穩态與雙穩态電路供分析參考:

雙穩态電路工作原理(單穩态電路與雙穩态電路)1

電路原理分析: 上圖一為單穩态電路,上圖二為雙穩态電路,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為複位端,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,将使輸出端Q電位發生變化:如D=0,給clk端輸入一正突跳脈沖,将使Q端輸出輸出為0,如D=1,給clk端輸入一正突跳脈沖,将使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、圖一為單穩态電路,其電路是由D觸發器、電阻R與電容C組成,電阻R二端分<BR>别接D觸發器的Q\端與S端,電容C的二端分别接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種輸出狀态:一種為:Q=1、Q\=0,另一種為:Q=0、Q\=1,但延時一段時間後該電路達到穩定狀态後,其輸出隻有一種輸出狀态,即:Q=1,Q\=0 。請見以下分析:<BR> (1)、如通電瞬間,其輸出狀态為Q=1、Q\=0,由于C的原電壓=0,而Q\=0,使R、C支路電壓=0,C将保持0V不變,即S端電壓=0,R端接地,在無外信号觸發clk端時,電路将總保持這種輸出狀态。

(2)、如通電瞬間,其輸出Q=0、Q\=1,Q\輸出的高電壓将通過電阻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,将使輸出端Q置1。即Q=1、Q\=0,Q\=0将使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,不起置位或複位作用,在無外觸發信号,電路将總保持這種輸出狀态(Q=1、Q\=0)不變。這就是單穩态電路在通電後,其穩态輸出隻有一種狀态的原由。

觸發使能其輸出狀态分析:該電路在沒有外出發信号出發時,其輸出狀态總保持為: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端輸入一正脈沖信号時,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。此時的輸出為暫态(即暫時保持的輸出狀态):因為Q\=1(高電壓)将通過電阻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,電路将總保持這種輸出狀态不變。即:Q=1、Q\=0。<BR> 單穩态輸出的暫态脈沖寬度,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、圖二為雙穩态電路: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,其複位端R與置位端S皆接地。<BR>當接通電源時,其輸出狀态有2種:(1)為:Q=0、Q\=1;(2)為:Q=1、Q\=0。<BR>在沒有外觸發脈沖時,其輸出狀态保持不變,即有二個穩态輸出狀态。當clk端輸入一正脈沖時,其脈沖前沿(上升沿)觸發有效,使輸出狀态發生反轉,即如觸發前Q=0、Q\=1,觸發後其輸出Q=1、Q\=0,如觸發前Q=1、Q\=0,觸發後其輸出Q=0、Q\=1。

動作原理分析:1、如觸發前的輸出狀态為: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,将使輸出Q與D端狀态相同,即使Q=1,則Q\=0。2、如觸發前的輸出狀态為: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,将使輸出Q與D端狀态相同,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态發生反轉,故稱為雙穩态電路。

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