双稳态触发器是脉冲和数字电路中常用的基本触发器之一。双稳态触发器的特点是具有两个稳定的状态，并且在外加触发信号的作用下，可以由一种稳定状态转换为另一种稳定状态。在没有外加触发信号时，现有状态将一直保持下去，双稳态触发器可以由晶体管、数字电路或时基电路等构成。
一、晶体管双稳态触发器
下图所示为晶体管双稳态触发器电路
它是由VT1，VT2两个晶体管交叉耦合组成。R5，R3是VT1的基极偏置电阻，R2，R6是VT2的基极偏置电阻，R1，R4分别是两管的集电极电阻。输出信号可以从两个晶体管的集电极取出，两管输出信号相反。双稳态触发器实质上是由两级共射极开关电路组成，并形成正反馈回路，电路如下图所示，VT2的集电极输出端又通过R5反馈到VT1的基极输入端。
1、双稳态触发器的工作过程
双稳态触发器的两个稳定状态是：要么VT1导通，VT2截止；要么VT2导通，VT1截止。1)VT1导通，VT2截止时的情况
因为VT1导通，Uc1=0V，VT2因无基极偏流而截至，此时Uc2=+VCC，通过R5向VT1提供基极偏流，使VT1保持导通，如下图所示，电路处于稳定状态。
1)VT2导通，VT1截止时的情况
因为VT2导通，Uc2=0V，VT1因无基极偏流而截至，此时Uc1=+VCC，通过R2向VT2提供基极偏流，使VT2保持导通，如下图所示，电路处于另一种稳定状态。
2、双稳态触发器的触发方式
双稳态触发器的触发方式有单端触发和计数触发两种。
1)单端触发
单端触发就是把两路触发脉冲分别加到两个晶体管的基极，如下图所示，该单端触发电路采用的是将负脉冲加至导通管基极使其截止的方法，C1与R7，C2与R8分别组成两路触发脉冲的微分电路，二极管VD1，VD2隔离正脉冲，只允许负脉冲加到晶体管基极。
触发过程如下：
设电路处于VT1导通，VT2截止状态。当在左侧触发端加入一脉冲时，经C1，R7微分，其上升沿和下降沿分别产生正、负脉冲。正脉冲被VD1隔离，负脉冲则经过VD1加至导通管VT1基极使其截止。VT1的截止又迫使VT2导通，双稳态触发器转换为另一稳定状态。同理，当在右侧触发端加入一脉冲时，使导通管VT2截止，VT1导通，双稳态触发器再次翻转。下图所示为单端触发工作波形。
2)计数触发
计数触发电路如下图所示，与单端触发电路不同的是，计数触发电路只有一个触发输入端，并且微分电阻R7，R8不接地而是改接至本侧晶体管集电极。
当触发端加上触发脉冲时，经微分后产生的负脉冲使导通管截止，而对截止管不起作用。因此，每一个触发脉冲都使双稳态触发器翻转一次，电路波形如下图所示，电阻R7，R8起引导作用，使每次负脉冲只加到导通管基极，保证电路可靠翻转。
二、门电路构成的双稳态触发器
用数字电路中的门电路可以方便的构成双稳态触发器，而且无需外围元件，无需调试，电路简洁可靠。
1、或非门构成的RS型双稳态触发器
将两个或非门电路交叉耦合，可以构成RS型双稳态触发器。如下图所示。它具有两个触发输入端：R为置0输入端。S为置1输入端，1电平触发有效；具有两个输出端：Q为原码输出端。
当R=1，S=0时，触发器被置0，Q=0，当S=1，R=0时，触发器被置1，Q=1，当S=0，R=0时，触发器输出状态保持不变；当S=1，R=1时，下一状态不确定，应避免使触发器出现这种状态。下图为其真值表。
2、与非门构成的RS型双稳态触发器
将两个与非门电路交叉耦合，也可以构成RS型双稳态触发器，如下图所示。它具有两个触发输入端：/R为置0输入端，/S为置1输入端，0电平触发有效；具有两个输出端：Q为原码输出端，/Q为反码输出端。
当/R=0，/S=1时，触发器被置0，Q=0，/Q=1；当/R=1，/S=0时，触发器被置1，Q=1，/Q=0，当/R=1，/S=1时，触发器输出状态保持不变；当/R=0，/S=0时，下一状态不确定，应避免使触发器出现这种状态。下图为其真值表。
三、D触发器构成的双稳态触发器
将D触发器的反码输出端/Q与其自身的数据输入端D相连接，即构成了计数触发式双稳态触发器，如下图所示。触发脉冲由CP端输入，上升沿触发。输出信号通常由原码输出端Q引出，也可从反码输出端/Q输出。
下图所示为该双稳态触发器电路的工作波形。每一个触发脉冲的上升沿都使双稳态触发器翻转一次，因此输出脉冲的个数是输入触发脉冲的二分之一。该双稳态触发器常被用作二进制计数单元电路。
四、时基电路构成的双稳态触发器
用555时基电路构成的双稳态触发器如下图所示，/S为置1输入端，0电平触发有效，R为置0输入端，1触发电平有效。输出信号由555时基电路的3脚输出，C1，R1构成/S端触发信号微分电路，C2，R2构成R端触发信号微分电路。
该电路工作过程为：在Uo=0时，当在/S端加上一个0电平触发脉冲时，经C1，R1微分后产生一个负脉冲至555时基电路的2脚，使触发器翻转，Uo=1.这之后，当在R端加上一个1电平触发脉冲时，经C2，R2微分后产生一个正脉冲至555时基电路的6脚，使触发器再次翻转，又使Uo=0，电路各点波形如下图所示。

双稳态电路的工作原理
双稳态电路是由什么组成的？他的工作原理是什么？
一、工作原理
图一为双稳态电路，
它是由两级反相器组成的正反馈电路，
有两个稳定状态，
或者是
BG1
导通、
BG2
截止；
或者是
BG1
截止、
BG2
导通，由于它具有记忆功能，所以广泛地用于计数电路、分频电路和控制电路中，
原理，图
2
(
a
)中，设触发器的初始状态为
BG1
导通，
BG2
截止，当触发脉冲方波从
1
端输入，经
CpRp
微分后，
在
A
点产生正、
负方向的尖脉冲，
而只有正尖脉冲能通过二极管
D1
作用于导通管
BG1
的基极是。
ic1
减小使
BG1
退出饱和并进入放大状态，于是它的集电极电位降低，经电阻分压器送到截止管
BG2
的基
极，使
BG2
的基极电位下降，如果下降幅度足够时，
BG2
将由截止进入放大状态，因而产生下列正反馈过
程
(看下列反馈过程时，
应注意：
在图一的
PNP
电路中，
晶体管的基极和集电极电位均为负值，
所以
uc1↓
，
表示
BG1
集电极电位降低，而
uc1↑
则表示
BG1
集电极电位升高，当
BG1
基极电位降低时，则
ic1↑
，反之
当
BG1
基极电位升高时，
ic1↓
ic1
越来越小，
ic2
越来越大，最后到达
BG1
截止、
BG2
导通；接差触发脉冲方波从
2
端输入，并在
t=t2
时，有正尖脉冲作用于导通管
BG2
的基极，又经过正反馈过程，使
BG1
导通，
BG2
截止。以后，在
1
、
2
端的触发脉冲的轮流作用下，双稳电路的状态也作用相应的翻转，如图一(
b
)所示。
图一、双稳态电路
由上述过程可见：
(
1
)
双稳态电路的尖顶触发脉冲极性由晶体管的管型决定：
PNP
管要求正极性脉冲触发，
而
NPN
管却要求负极性脉冲触发。(
2
)每触发一次，电路翻转一次，因此，从翻转次数的多少，就可以
计算输入脉冲的个数，这就是双稳态电路能够计算的原理。
双稳态电路的触发电路形式有：单边触发、基极触发、集电极触发和控制触发等。
图二给出几种实用的双稳态电路。电路(
a)
中
D3
、
D4
为限幅二极管，使输出幅度限制在
-6
伏左右；电路
(
b
)中的
D5
、
D6
是削去负尖脉冲；电路(
C
)中的
ui1
、
ui2
为单触发，
ui
为输入触发表一是上述电路的
技术指标。
图二、几种实用的双稳态电路
表一几种双稳态触发器的技术指标
图二
(a)(b)(c)(d)
管型二极管
2AP32AP152AK1C2AK17
三极管
3AX31B3AG403AK203DK3B
信号电平
“0”
(无信号)(
V
)
000+6
“1”
(有信号)(
V
)
-6-6-90
工作频率(
KHz
)
1060010008000
抗干扰电压(
V
)
≥1≥1.5≥20.8
-1
触发灵敏度(
V)≤4≤4.8≤72.5
输出端的吸收能力(
mA)≤4≤6.7≤210
输出端的发射能力(
mA)≤44≤12≤127
输出脉冲的上升时间(
μs
)
2≤0.30≤0.1≤0.1
输出脉冲的下降时间(
μs
)
2≤0.36≤0.15≤0.1
对
β
值的要求＞
5050-8060-90
＞
50
元件参数的允许化△
β
＜
10,±
5%
△
β
＜
10,±
5%
△
β
＜
10,±
5%
△
β
＜
10,±
5%

文章目录
基本双稳态电路
用或非门构成的SR锁存器
用与非门构成的SR锁存器
**门控SR锁存器**
D锁存器
主从D触发器
维持阻塞D触发器
D触发器
JK触发器
T触发器和SR触发器
SR触发器

时序逻辑电路的特点以及与组合电路的区别

基本双稳态电路




用或非门构成的SR锁存器
其实就是讲双稳态电路的两个非门都换成或非门














用与非门构成的SR锁存器








保持稳定状态需要的条件






门控SR锁存器







D锁存器


逻辑门控D锁存器







传输门D锁存器


主从D触发器


















维持阻塞D触发器



D触发器



JK触发器








T触发器和SR触发器





SR触发器

一、工作原理
图一为双稳态电路，它是由两级反相器组成的正反馈电路，有两个稳定状态，或者是BG1导通、BG2截止；或者是BG1截止、BG2导通，由于它具有记忆功能，所以广泛地用于计数电路、分频电路和控制电路中，
原理，图2（a）中，设触发器的初始状态为BG1导通，BG2截止，当触发脉冲方波从1端输入，经CpRp微分后，在A点产生正、负方向的尖脉冲，而只有正尖脉冲能通过二极管D1作用于导通管BG1的基极是。ic1减小使BG1退出饱和并进入放大状态，于是它的集电极电位降低，经电阻分压器送到截止管BG2的基极，使BG2的基极电位下降，如果下降幅度足够时，BG2将由截止进入放大状态，因而产生下列正反馈过程（看下列反馈过程时，应注意：在图一的PNP电路中，晶体管的基极和集电极电位均为负值，所以uc1↓，表示BG1集电极电位降低，而uc1↑则表示BG1集电极电位升高，当BG1基极电位降低时，则ic1↑，反之当BG1基极电位升高时，ic1↓
ic1越来越小，ic2越来越大，最后到达BG1截止、BG2导通；接差触发脉冲方波从2端输入，并在t=t2时，有正尖脉冲作用于导通管BG2的基极，又经过正反馈过程，使BG1导通，BG2截止。以后，在1、2端的触发脉冲的轮流作用下，双稳电路的状态也作用相应的翻转，如图一（b）所示。


图一、双稳态电路

由上述过程可见：（1）双稳态电路的尖顶触发脉冲极性由晶体管的管型决定：PNP管要求正极性脉冲触发，而NPN管却要求负极性脉冲触发。（2）每触发一次，电路翻转一次，因此，从翻转次数的多少，就可以计算输入脉冲的个数，这就是双稳态电路能够计算的原理。
双稳态电路的触发电路形式有：单边触发、基极触发、集电极触发和控制触发等。
图二给出几种实用的双稳态电路。电路（a)中D3、D4为限幅二极管，使输出幅度限制在-6伏左右；电路（b）中的D5、D6是削去负尖脉冲；电路（C）中的ui1、ui2为单触发，ui为输入触发表一是上述电路的技术指标。


图二、几种实用的双稳态电路


表一

几种双稳态触发器的技术指标

图二

(a)


(b)


(c)


(d)

管型
二极管

2AP3


2AP15


2AK1C


2AK17

三极管

3AX31B


3AG40


3AK20


3DK3B

信号电平
“0”（无信号）（V）

0


0


0


+6

“1”（有信号）（V）

-6


-6


-9


0

工作频率（KHz）

10


600


1000


8000

抗干扰电压（V）

≥1


≥1.5


≥2


0.8-1

触发灵敏度（V)

≤4


≤4.8


≤7


2.5

输出端的吸收能力（mA)

≤4


≤6.7


≤2


10

输出端的发射能力（mA)

≤44


≤12


≤12


7

输出脉冲的上升时间（μs）

2


≤0.30


≤0.1


≤0.1

输出脉冲的下降时间（μs）

2


≤0.36


≤0.15


≤0.1

对β值的要求

＞50


50-80


60-90


＞50

元件参数的允许化

△β＜10,±5%


△β＜10,±5%


△β＜10,±5%


△β＜10,±5%

电源电压的波动范围

±5%


±5%


±5%


±5%

工作温度范围（℃）

0-40


-10-55


-20-50


-10-55


二、双稳态电路的设计


图三、双稳态的设计电路

双稳态设计电路见表二

表二

双稳态电路的设计公式及计算实例

要求

（1）输出幅度Um=6V,（2）上升时间，tr≤100nS
（3）最高工作频率fmax=1MHz

步骤
计算公式
计算实例
选择晶体管
若工作频率高时，应选用高速硅开关管
若工作频率低可选用低频硅或锗管
现选3DK，β=50
二极管选用2CK10
选择电源电压
图3为设计电路，故应确定ED、EC、EB
∵采用箝位电路，故选ED≈Um
∴ED=6V，Ec=2ED=12v,Eb=-12
计算Rc

Rc＜Ec/ED tr/CL
CL为集电极对地的电容（包括加速电容、分布电容、后级输入电容）

现设CL=180pF
Rc＜12/6 100×10/180×10=1.1kΩ
计算Rk、RB
为保证可靠截止，应满足：
Uces-[(EB+Uces)/(RK+RB)]RK＜Ubeo
为保证可靠饱和，应满足：
β{[(Uco-Ubes)/RK]-[(EB+Ubes)/RB]}＞[(Ec-Uces)/Rc]+IL
式中：Uces为饱和电压，对硅管Uces≈(0.3～0.4)V
Ubeo为截止管临界电压，Ubeo≈0.2V
Uco为截止管的集电极电压，应取：Uco=ED+(箝位管正向压降）IL为双稳电路灌入负截电流
现选Uces=0.4V,Ubeo=0.2V
0.4-[(12+0.4)/(Rk+RB)]Rk＜0.2
∴RB＜61RK (A)
现设IL=100mA,Ueo=6+0.4=6.4V
50[(6.4-0.7)/RK]-[(12+0.7)/RB]＞[(12-0.4)/1]+10
∴RB＞12.7RK/(5.7-0.43RK (B)
若选RK=6.8k由（A）算得RB＜415K，由(B)式算得RB＞31K，故选RB=39K
选择CrRr
RrCr≤1/2fmax,通常Cr为几十pF

现选Cr=51pF
∴Rr≤1/6×1051×10=3.2k
故选Rr=2.4k
选择加速电容CK
对合金管CK为几百pF对高频外延管CK为几十pF
现选Ck=51pF
计算结果标在图三中