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。
 

 
描述
 
双稳态电路一般有一个输出端和两个输入端(“+”、“－”端各一个)，当输入端的“+”端有触发信号时，输出端不管原来是什么状态，都会立即变为高电平，且一直稳定地输出高电平。如果当输入端的“－”端有触发信号时，输出端不管原来是什么状态，都会立即变为低电平，且一直稳定地输出低电平。这就是双稳态电路。
 
通俗的说，就是有A和B两个状态位置，你把它拨到A它就一直处于A位置，你把它拨到B它就一直处于B位置，这就是双稳。
 
此开关有两稳定的状态，无触发时是不变的(不动作)，当接收到触发信号时变为另一状态，再次接收到触发信号时变为原来一状态，如此反复。
 
双稳态电路工作原理
 
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。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、种实用的双稳态电路
 
双稳态开关电路图分析
 
如图为双稳态开关控制电路。该控制电路在通电后，它的TH端被电阻R2拉向低电平，TR端被R1拉向高电平。这时，555电路的输出端输出低电平，继电器K为吸合状态。随后，如果按下SBl，由于TR端被拉向低电平，电路进入置位状态，输出端输出高电平，继电器断电释放，电路进入稳态；如果是按下SB2，则有高电平加至TH端，电路输出状态不变。在电路输出高电平的状态下，如果按下SB2 ，则有高电平加至TH端。这时TR端也为高电平，所以555电路翻转，输出端由高电平变为低电平，继电器通电吸合，进入另一个稳态。在随后的控制过程中，只要交替按下SB1与SB2中的一个，就会有一个对应的输出状态。只要不按下按钮，原有的输出状态就不会自动改变。
 

 
双稳态开关控制电路
 
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稳态电路一般有一个输出端和两个输入端(“+”、“－”端各一个)，当输入端的“+”端有触发信号时，输出端不管原来是什么状态，都会立即变为高电平，且一直稳定地输出高电平。如果当输入端的“－”端有触发信号时，输出端不管原来是什么状态，都会立即变为低电平，且一直稳定地输出低电平。这就是双稳态电路。
  
通俗的说，就是有A和B两个状态位置，你把它拨到A它就一直处于A位置，你把它拨到B它就一直处于B位置，这就是双稳。
  
此开关有两稳定的状态，无触发时是不变的(不动作)，当接收到触发信号时变为另一状态，再次接收到触发信号时变为原来一状态，如此反复。
  
双稳态电路工作原理
  
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。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、种实用的双稳态电路
  
双稳态开关电路图分析
  
如图为双稳态开关控制电路。该控制电路在通电后，它的TH端被电阻R2拉向低电平，TR端被R1拉向高电平。这时，555电路的输出端输出低电平，继电器K为吸合状态。随后，如果按下SBl，由于TR端被拉向低电平，电路进入置位状态，输出端输出高电平，继电器断电释放，电路进入稳态；如果是按下SB2，则有高电平加至TH端，电路输出状态不变。在电路输出高电平的状态下，如果按下SB2 ，则有高电平加至TH端。这时TR端也为高电平，所以555电路翻转，输出端由高电平变为低电平，继电器通电吸合，进入另一个稳态。在随后的控制过程中，只要交替按下SB1与SB2中的一个，就会有一个对应的输出状态。只要不按下按钮，原有的输出状态就不会自动改变。
  

  
双稳态开关控制电路
  
 
 
 

 
555时基电路特点
 
时基电路是一种常用的模数混合型集成电路。由它组成的振荡器、单稳态触发器、双稳态触发器和各类电子开关等都被十分广泛地应用在各类电路之中。它具有定时精度高、响应速度快、温漂小、输出驱动电流大、结构简单等优点。
 
555时基电路型号命名
 
555时基芯片由其内部的三只5kΩ的分压电阻而得名。很多国内外的厂商都在生产555时基电路，其主要型号有NE555、MC14555、μA555、LM555、5G555等，其中NE555较为常见。不同厂商生产的555芯片其内部结构、功能以及管脚排序都相同，因此可以相互代换。但并不是所有包含555型号的芯片都为时基电路，如部分AD转换芯片、信号处理芯片等包含了555数字的芯片。
 
555时基电路内部结构
 

  
  
555时基电路内部结构图
 
 
时基电路内部由21个三极管、4个二极管和16个电阻组成了两个电压比较器、一个RS触发器、一个放电三极管。在上图中，A1A2为两个电压比较器，G1G2为RS触发器，T为放电三极管，三个5kΩ的电阻为比较器的分压电阻。
 
555时基电路工作原理
 
时基电路内部的三个5kΩ电阻组成了分压网络，三个电阻分得的2/3Vcc和1/3Vcc为比较器A1A2提供电压基准。两个比较器的输出端与RS触发器的输入端相连，控制其置位端S和复位端R，电路的输出端和放电端受到RS触发器的控制。
 

  
  
555时基电路真值表
 
 
当置0输入端的电压大于2/3Vcc时，比较器A1的输出端为高电平1，此时RS触发器置0，输出端为0，放电管T导通，放电端为0；
 
当置1输入端的电压小于1/3Vcc时，比较器A2的输出端为高电平1，此时RS触发器置1，输出端为1，放电管T截至，放电端为1；
 
当复位端为0时，输出端为0，放电端为0，其真值表如上图所示。
 
555时基电路主要参数
 

  
  
NE555极限参数
 
 

  
  
NE555主要电特性参数
 
 
NE555主要电特性参数及极限参数如上表所示。
 
555时基电路引脚排序及封装
 
NE555芯片主要有双列直插(DIP)及贴片封装(SOP)两种封装形式。早期的国产555型号还有金属CAN封装，现已不常使用。
 

  
  
NE555直插封装
 
 

  
  
NE555贴片封装
 
 
555时基电路主要应用电路
 
单稳态电路
 

  
  
555单键启动单稳态电路
 
 
双稳态电路
 

  
  
555R-S触发器电路
 
 

  
  
555施密特触发器电路
 
 
无稳态电路
 

  
  
555脉冲振荡电路
 
 
以上几种举例说明了555时基电路的基本应用电路，根据基本应用电路，可扩展出各类实用电路，主要应用在如定时、调速、振荡及开关等各种领域的电路中。