什么是单稳态和双稳态

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什么是单稳态和双稳态

单稳态电路与双稳态电路单稳态电路就是只有一种稳定输出状态的电路，如不自锁的按钮开关控制灯泡就是一个最典型、最简单的单稳态电路：不按按钮时，按钮处于抬起位，其常开触点断开，灯泡熄灭。只有用手按下按钮时，按钮的常开触点闭合，灯泡亮。当手离开按钮，按钮立刻抬起其常开触点恢复断开，灯泡灭。该电路在不触动按钮时总保持熄灭的一种状态，故可称之为单稳态电路。双稳态电路就是有二种稳定输出状态的电路，如自锁式按钮开关控制灯泡就是一个最典型、最简单的双稳态电路：当不按按钮时，自锁按钮将始终保持它现有状态不变（如处于按下位，灯泡亮，如处于抬起位，灯泡灭），当用手按一下按钮，按钮将改变它的现有状态：由抬起位变压下或由压下位变抬起，使灯泡由灭变亮，或由亮变为熄灭。即该电路有二个稳态输出：亮或熄灭。故称之为双稳态电路。下面画出2个用集成块组成的单稳态与双稳态电路供分析参考：电路原理分析：上图一为单稳态电路，上图二为双稳态电路，这二个电路均是由双D触发器4013组成。在分析这2个电路原理之前，先说明一下D触发器工作原理：D触发器，它有6个引线端点，其Q为正向输出端，Q\为反向输出端，D为数据输入端，R为复位端，S为置位端，其R、S皆为高电位触发有效（即当R或S=1时，会使Q=1或使Q=0）。 clk为控制端，当clk=1时，其上跳沿触发有效，将使输出端Q电位发生变化：如D=0，给clk端输入一正突跳脉冲，将使Q端输出输出为0，如D=1，给clk端输入一正突跳脉冲，将使Q端输出输出为1。了解D触发器动作原理，就不难分析上面二图的动作原理：

1、图一为单稳态电路，其电路是由D触发器、电阻R与电容C组成，电阻R二端分别接D触发器的Q\端与S端，电容C的二端分别接S端与电源地（GND）,4013的R端与D端接电源地（GND）。当接通电源瞬间，其输出可能会有2种输出状态：一种为：Q=

1、Q\=0，另一种为：Q=0、Q\=1，但延时一段时间后该电路达到稳定状态后，其输出只有一种输出状态，即：Q=1,Q\=0 。请见以下分析：

（1）、如通电瞬间，其输出状态为Q=

1、Q\=0，由于C的原电压=0，而Q\=0，使R、C支路电压=0,C将保持0V不变，即S端电压=0,R端接地，在无外信号触发clk端时，电路将总保持这种输出状态。

（2）、如通电瞬间，其输出Q=0、Q\=1,Q\输出的高电压将通过电阻R向C充电，使C的电压由0上升，当C的电压上升到使S端置位使能的电位时，将使输出端Q置1。即Q=

1、Q\=0,Q\=0将使R、C支路短路，则使C的电压通过电阻R进行放电，使C的电压由高电压下降，直至到0。这个放电过程，使S端电压由1↓0。这时其S与R端皆为0，不起置位或复位作用，在无外触发信号，电路将总保持这种输出状态（Q=

1、Q\=0）不变。这就是单稳态电路在通电后，其稳态输出只有一种状态的原由。触发使能其输出状态分析：该电路在没有外出发信号出发时，其输出状态总保持为：Q=

1、Q\=0。而数据端D始终=0。即输出Q与数据D的电压总是相反的。故当clk端输入一正脉冲信号时，其脉冲的上升沿使能，总会使输出端Q由1↓0，而Q\端由0↑1。此时的输出为暂态（即暂时保持的输出状态）：因为Q\=1（高电压）将通过电阻R向C充电，使C的电压由0上升，当C的电压上升到使S端置位使能的电位时， S端置位使能，使输出Q=1, Q\=0。而Q\=0。又使C通过电阻R进行放电，即C的电压由高电压下降，直至到0。这时的S与R端皆为0,clj端如再无外触发脉冲时，电路将总保持这种输出状态不变。即：Q=

1、Q\=0。单稳态输出的暂态脉冲宽度，取决于电阻R与电容C的乘积：RC值大，输出脉冲宽，RC值小，输出脉冲窄。

2、图二为双稳态电路：其电路组成：就一个D触发器，无其它元件，其电路组成特点是：输出端Q\与数据端D线连接，其复位端R与置位端S皆接地。当接通电源时，其输出状态有2种：

（1）为：Q=0、Q\=1;(2)为：Q=

1、Q\=0。在没有外触发脉冲时，其输出状态保持不变，即有二个稳态输出状态。当clk端输入一正脉冲时，其脉冲前沿（上升沿）触发有效，使输出状态发生反转，即如触发前Q=0、Q\=1，触发后其输出Q=

1、Q\=0，如触发前Q=

1、 Q\=0，触发后其输出Q=0、Q\=1。动作原理分析：

1、如触发前的输出状态为：Q=0，其Q\=1，由于D与Q\端相接，故此时的D=1，当有正突跳脉冲触发clk端，将使输出Q与D端状态相同，即使Q=1，则Q\=0。

2、如触发前的输出状态为：Q=1，其Q\=0，由于D与Q\端相接，故此时的D=0，当有正突跳脉冲触发clk端，将使输出Q与D端状态相同，即使Q=0，则Q\=1。可见每触发一次clk端，都会使该电路的输出状态发生反转，故称为双稳态电路。

单稳态触发电路工作原理及作用

1.单稳态触发器只有一个稳定状态，一个暂稳态。 2.在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。 3.由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。电路组成如图6-7所示，其中R、C为单稳态触发器的定时元件，它们的连接点Vc与定时器的阀值输入端（6脚）及输出端Vo'(7脚)相连。单稳态触发器输出脉冲宽度tpo=1.1RC。 Ri、Ci构成输入回路的微分环节，用以使输入信号Vi的负脉冲宽度tpi限制在允许的范围内，一般tpi>5RiCi，通过微分环节，可使Vi'的尖脉冲宽度小于单稳态触发器的输出脉冲宽度tpo。若输入信号的负脉冲宽度tpi本来就小于tpo，则微分环节可省略。定时器复位输入端（4脚）接高电平，控制输入端Vm通过0.01uF接地，定时器输出端Vo(3脚)作为单稳态触发器的单稳信号输出端。

编辑本段工作原理当输入Vi保持高电平时，Ci相当于断开。输入Vi'由于Ri的存在而为高电平Vcc。此时，①若定时器原始状态为0，则集电极输出（7脚）导通接地，使电容C放电、Vc=0，即输入6脚的信号低于2/3Vcc，此时定时器维持0不变。 ②若定时器原始状态为1，则集电极输出（7脚）对地断开，Vcc经R向C充电，使Vc电位升高，待Vc值高于2/3Vcc时，定时器翻转为0态。结论：单稳态触发器正常工作时，若未加输入负脉冲，即Vi保持高电平，则单稳态触发器的输出Vo一定是低电平。单稳态触发器的工作过程分为下面三个阶段来分析，图6-8为其工作波形图： ①触发翻转阶段：输入负脉冲Vi到来时，下降沿经RiCi微分环节在Vi'端产生下跳负向尖脉冲，其值低于负向阀值（1/3Vcc）。由于稳态时Vc低于正向阀值（2/3Vcc），固定时器翻转为1，输出Vo为高电平，集电极输出对地断开，此时单稳态触发器进入暂稳状态。

②暂态维持阶段：由于集电极开路输出端（7脚）对地断开，Vcc通过R向C充电，Vc按指数规律上升并趋向于Vcc。从暂稳态开始到Vc值到达正向阀值（2/3Vcc）之前的这段时间就是暂态维持时间tpo 。 ③返回恢复阶段：当C充电使Vc值高于正向阀值（2/3Vcc）时，由于Vi'端负向尖脉冲已消失，Vi'值高于负向阀值（1/3Vcc），定时器翻转为0，输出低电平，集电极输出端（7脚）对地导通，暂态阶段结束。C通过7脚放电，使Vc值低于正向阀值（2/3Vcc），使单稳态触发器恢复稳态。编辑本段单稳态触发器应用举例利用单稳态触发器的特性可以实现脉冲整形，脉冲定时等功能。 1.脉冲整形利用单稳态触发器能产生一定宽度的脉冲这一特性，可以将过窄或过宽的输入脉冲整形成固定宽度的脉冲输出。

如图6-9所示的不规则输入波形，经单稳态触发器处理后，便可得到固定宽度、固定幅度，且上升、下降沿陡峭的规整矩形波输出。 2.脉冲定时：若将单稳态触发器的输出Vo接至与门的一个输入脚，与门的另一个输入脚输入高频脉冲序列Vf。单稳态触发器在输入负向窄脉冲到来时开始翻转，与门开启，允许高频脉冲序列通过与门从其输出端VAND输出。经过tpo定时时间后，单稳态触发器恢复稳态，与门关闭，禁止高频脉冲序列输出。由此实现了高频脉冲序列的定时选通功能。

单稳态触发器常用于什么电路

74HC123 是单稳态触发器. 其 RxCx (7,15) 和 Cx 端（6,14）接定时的电阻和电容，即决定触发后 Q 端产生的单脉冲宽度. Rbar (3,11) 是低电平复零，不作复零时为高电平. Abar (1,9) 是下降沿触发输入端，通过 Abar 用负脉冲触发，不用时保持高电平. B (2,10) 是上升沿触发输入端，通过 B 用正脉冲触发，不用时置低. Q (5,13) 与 Qbar (4,12) 分别输出正负定时单脉冲. 器件中单稳触发器作用是不管触发信号持续多长时间，只固定维持外围阻容给定的一段时间就恢复触发前状态，外围电阻电容决定单稳时间，因为触发是由边缘触发，上升或下降沿。可再触发单稳不同之处是前次触发后的单稳没有恢复触发前状态而又有触发信号时，可再触发单稳将在触发边缘开始继续维持阻容给定的单稳时间，而单稳是不理会在翻转后的触发信号的。

此芯片也可做多谐振荡器用。 74HC123单稳态触发器。它有两种输入，A为低电平有效，B为高电平有效。有两种输出，正好相反。用外接的电阻电容作定时元件，时间自己定，比74LS电路易用。单稳态触发器74HC123及外围电路来实现该功能。74HC123为双可重复触发的单稳态，其输出脉冲的宽度主要取决于定时电阻R与定时电容C，脉宽的计算为电容值与电阻值的乘积即：WP=R´C，在实际设计中R=5kW,C=80pF，输出脉宽为400ns、幅度约5V。脉冲快沿放大与射极跟随输出电路，主要作用是对整形与展宽后的触发脉冲进行加速和放大，以便得到有较高幅度和较快上升沿的脉冲信号去触发场效应管2SC3306。