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双稳态继电器工作原理图_双稳态触发器的工作原理详解 - 全文
2021-01-14 03:46:26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...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。
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双时隙的工作原理_双稳态电路的工作原理)
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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%
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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。 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。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%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 -
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