單穩(wěn)態(tài)電路就是只有一種穩(wěn)定輸出狀態(tài)的電路,如不自鎖的按鈕開關(guān)控制燈泡就是一個最典型、最簡單的單穩(wěn)態(tài)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(tài),故可稱之為單穩(wěn)態(tài)電路。
雙穩(wěn)態(tài)電路就是有二種穩(wěn)定輸出狀態(tài)的電路,如自鎖式按鈕開關(guān)控制燈泡就是一個最典型、最簡單的雙穩(wěn)態(tài)電路:當不按按鈕時,自鎖按鈕將始終保持它現(xiàn)有狀態(tài)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(xiàn)有狀態(tài):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?yōu)橄?。即該電路有二個穩(wěn)態(tài)輸出:亮或熄滅。故稱之為雙穩(wěn)態(tài)電路。
下面畫出2個用集成塊組成的單穩(wěn)態(tài)與雙穩(wěn)態(tài)電路供分析參考:
電路原理分析: 上圖一為單穩(wěn)態(tài)電路,上圖二為雙穩(wěn)態(tài)電路,這二個電路均是由雙D觸發(fā)器4013組成。在分析這2個電路原理之前,先介紹一下D觸發(fā)器工作原理:D觸發(fā)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(shù)據(jù)輸入端,R為復位端,S為置位端,其R、S皆為高電位觸發(fā)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(fā)有效,將使輸出端Q電位發(fā)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(fā)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(wěn)態(tài)電路,其電路是由D觸發(fā)器、電阻R與電容C組成,電阻R二端分<BR>別接D觸發(fā)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(tài):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(wěn)定狀態(tài)后,其輸出只有一種輸出狀態(tài),即:Q=1,Q\=0 。請見以下分析:<BR> (1)、如通電瞬間,其輸出狀態(tài)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(fā)clk端時,電路將總保持這種輸出狀態(tài)。
(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(fā)信號,電路將總保持這種輸出狀態(tài)(Q=1、Q\=0)不變。這就是單穩(wěn)態(tài)電路在通電后,其穩(wěn)態(tài)輸出只有一種狀態(tài)的原由。
觸發(fā)使能其輸出狀態(tài)分析:該電路在沒有外出發(fā)信號出發(fā)時,其輸出狀態(tài)總保持為:Q=1、Q\=0。而數(shù)據(jù)端D始終=0。即輸出Q與數(shù)據(jù)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(tài)(即暫時保持的輸出狀態(tài)):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(fā)脈沖時,電路將總保持這種輸出狀態(tài)不變。即:Q=1、Q\=0。<BR> 單穩(wěn)態(tài)輸出的暫態(tài)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(wěn)態(tài)電路:其電路組成:就一個D觸發(fā)器,無其它元件,其電路組成特點是:輸出端Q\與數(shù)據(jù)端D線連接,其復位端R與置位端S皆接地。<BR>當接通電源時,其輸出狀態(tài)有2種:(1)為:Q=0、Q\=1;(2)為:Q=1、Q\=0。<BR>在沒有外觸發(fā)脈沖時,其輸出狀態(tài)保持不變,即有二個穩(wěn)態(tài)輸出狀態(tài)。當clk端輸入一正脈沖時,其脈沖前沿(上升沿)觸發(fā)有效,使輸出狀態(tài)發(fā)生反轉(zhuǎn),即如觸發(fā)前Q=0、Q\=1,觸發(fā)后其輸出Q=1、Q\=0,如觸發(fā)前Q=1、Q\=0,觸發(fā)后其輸出Q=0、Q\=1。
動作原理分析:1、如觸發(fā)前的輸出狀態(tài)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(fā)clk端,將使輸出Q與D端狀態(tài)相同,即使Q=1,則Q\=0。2、如觸發(fā)前的輸出狀態(tài)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(fā)clk端,將使輸出Q與D端狀態(tài)相同,即使Q=0,則Q\=1??梢娒坑|發(fā)一次clk端,都會使該電路的輸出狀態(tài)發(fā)生反轉(zhuǎn),故稱為雙穩(wěn)態(tài)電路。