单稳态触发器
数字电子电路分析与应用)4-3单稳态触发器
触发器在暂稳态结束后，会进入 一个稳定的状态，此时触发器的 输出状态保持不变。
触发器的波形变换功能
01
02
03
脉冲整形
利用触发器可以将不规则 的输入信号转换成具有特 定波形和频率的输出信号。
信号分离
可以将一个连续的输入信 号分离成多个脉冲信号， 实现信号的分离和整形。
信号分频
利用触发器可以将输入信 号的频率降低，实现信号 的分频。
输出脉冲宽度稳定，受电源电压和温度变化影响较小。
单稳态触发器的优势与不足
• 输出脉冲幅度大，驱动能力强。
单稳态触发器的优势与不足
不足
输出脉冲的上升沿和下降 沿不陡峭，可能会影响后 续电路的工作。
输出脉冲宽度固定，无法 调节。
电路的延迟时间受元件参 数影响较大，不易精确控 制。
单稳态触发器的发展趋势
恢复时间
指从输出状态改变后，输出回到稳定状态所需的时间。
影响因素
触发器的电路结构和参数，以及上一次触发后的余振影响。
选择依据
根据实际应用需求，选择具有较短恢复时间的单稳态触发器，以 提高工作效率。
重复频率
重复频率
指单位时间内触发器能够重复工 作的次数。
影响因素
触发器的电路结构和参数，以及 电源电压和环境温度等外部条件。
03 单稳态触发器的应用
定时器
定时器
单稳态触发器可以用于定时器电路， 通过设定输入脉冲的宽度和延迟时间 ，实现定时控制。
定时器应用
定时器在各种电子设备和系统中有着 广泛的应用，如微波炉、烤箱、洗衣 机等家电的计时功能，以及计算机和 通信设备的时钟信号等。
脉冲整形
脉冲整形
单稳态触发器可以对输入脉冲进行整形，通过调整输出脉冲的宽度和形状，以 满足特定电路的要求。
单稳态触发器
《数字电子技术》
2.1 微分型单稳态触发器 2.2 集成单稳态触发器 2.3 单稳态触发器的应用
单元2 单稳态触发器
引言
《数字电子技术》
单稳态触发器是输出有一个稳态和一个暂稳态的电路。 它不同于触发器的双稳态。单稳态触发器在无外加触发信 号时处于稳态。在外加触发信号的作用下，电路从稳态进 入到暂稳态，经过一段时间后，电路又会自动返回到稳态。 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发信 号无关。单稳态触发器在触发信号的作用下能产生一定宽 度的矩形脉冲，广泛用于数字系统中的整形、延时和定时。
单元2 单稳态触发器
2.1 微分型单稳态触发器
1、工作原理
《数字电子技术》
（1）稳态
在无触发信号（uI为高电平）且R＜ ROFF时，G2门关闭，uO2输出高电平；G1门 全1出0，uO1为低电平，电路处于稳态。
工作波形
单元2 单稳态触发器
2.1 微分型单稳态触发器
1、工作原理
《数字电子技术》
（2）暂稳态
tW ≈ 0.7RC 在应用微分型单稳态触发器时对触发信号uI的脉宽和
周期要有一定的限制。即要求脉宽要小于暂稳态时间，周 期要大于暂稳态加恢复过程时间，这样才能保证电路正常 工作。
单元2 单稳态触发器
2.2 集成单稳态触发器
《数字电子技术》
集成单稳态触发器根据工作状态的不同可分为不可重复触发和可重复
逻辑符号
引脚排列
单元2 单稳态触发器
2.2 集成单稳态触发器
《数字电子技术》
74LS121的 功能表
1、触发脉冲 74LSl21有两种触发方式，可以上升沿触发，也可下降沿触发。
（1）上升沿触发时，触发脉冲应从B端输入，且A1和A2中至少有一 个为低电平。此时，电路由稳态翻转W延时即可得一负脉冲 。因此利
单稳态触发器
单稳态触发器特点：电路有一个稳态、一个暂稳态。
在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
暂稳态不能长久保持，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。
暂稳态的持续时间取决于RC电路的参数值。
单稳态触发器的这些特点被广泛地应用于脉冲波形的变换与延时中。
一、门电路组成的微分型单稳态触发器1. 电路组成及工作原理微分型单稳态触发器可由与非门或或非门电路构成，如下图。
与基本RS触发器不同,(a)由与非门构成的微分型单稳态触发器 (b)由或非门构成的微分型单稳态触发图6.7微分型单稳态触发器构成单稳态触发器的两个逻辑门是由RC耦合的，由于RC电路为微分电路的形式，故称为微分型单稳态触发器。
下面以CMOS或非门构成的单稳态触发器为例，来说明它的工作原理。
⑴ 没有触发信号时，电路处于一种稳态没有触发信号时，为低电平。
由于门输入端经电阻R接至，因此为低电平; 的两个输入均为0，故输出为高电平，电容两端的电压接近0V，这是电路的“稳态”。
在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：, 。
⑵ 外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态当时，的输出由1 0，经电容C耦合，使,于是的输出v02 =1, 的高电平接至门的输入端，从而再次瞬间导致如下反馈过程：这样导通截至在瞬间完成。
此时，即使触发信号撤除（），由于的作用，仍维持低电平。
然而，电路的这种状态是不能长久保持的，故称之为暂稳态。
暂稳态时，，。
⑶ 电容充电，电路由暂稳态自动返回至稳态在暂稳态期间，电源经电阻R和门的导通工作管对电容C充电，随着充电时间的增加增加，升高，使时，电路发生下述正反馈过程（设此时触发器脉冲已消失）：迅速截止，很快导通，电路从暂稳态返回稳态。
, 。
暂稳态结束后，电容将通过电阻R放电，使C上的电压恢复到稳定状态时的初始值。
在整个过程中，电路各点工作波形如图6.8所示。
图6.8 微分型单稳态触发器各点工作波形2. 主要参数的计算(1) 输出脉冲宽度暂稳态的维持时间即输出脉冲宽度，可根据的波形进行计算。
单稳态触发器有哪些_单稳态触发器工作原理介绍
单稳态触发器有哪些_单稳态触发器工作原理介绍
单稳态触发器工作特点①电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。
②在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;
③由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。
暂稳态的持续时间仅取与RC参数值有关。
单稳态触发器分类按电路形式不同：
1、门电路组成的单稳态触发器
2、MSI集成单稳态触发器
3、用555定时器组成的单稳态触发器
工作特点划分：
1、不可重复触发单稳态触发器
2、可重复触发单稳态触发器电
单稳态触发器工作原理当输入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V o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V o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：。
单稳态触发器的基本原理
单稳态触发器的基本原理
单稳态触发器是一种具有两个稳态的电子电路，输入一个触发信号时，输出在一段时间内保持在一个稳态，然后恢复到另一个稳态。
基本原理如下：
1. 单稳态触发器由至少一个双稳态器和一个触发器组成。
双稳态器具有两个稳态，分别为Set（置位）和Reset（复位）。
2. 当输入触发信号为高电平时，触发器处于Set稳态，输出为高电平。
当输入信号回到低电平，触发器的状态不会改变。
3. 当输入触发信号为低电平时，触发器处于Reset稳态，输出为低电平。
当输入信号回到高电平，触发器的状态不会改变。
4. 通过根据上述两个稳态的状态转移规则，输入信号的变化会导致触发器状态的切换，从而改变输出信号的状态。
5. 单稳态触发器可以设置一个固定的时间延迟，当输入触发信号改变时，触发器会在一段固定的时间后恢复到另一个稳态。
6. 单稳态触发器的具体实现方式有很多，比如基于门电路的实现（如SR触发器、D触发器等）和基于集成电路的实现（如555定时器等）。
总之，单稳态触发器通过输入信号的变化从一个稳态切换到另一个稳态，以实现一段固定的时间延迟，并输出变化后的信号状态。
单稳态触发器 (2)
单稳态触发器概述单稳态触发器（Monostable Multivibrator），又称单谐振触发器或单稳态多谐振器，是一种基本的数字电路元件。
它在输入触发信号的边沿出现时，会在一定的时间间隔内产生一个输出脉冲。
单稳态触发器有广泛的应用，特别是在数字电路中的计算机系统、通信系统和控制系统中，扮演着重要的角色。
工作原理单稳态触发器由一个RS触发器加上一个RC电路组成。
当输入端的触发信号进行边沿触发时，RS触发器的状态发生改变，导致输出信号产生脉冲。
而RC电路则决定了脉冲的宽度。
触发信号在上升沿或下降沿时，通过一个比较器来将信号转换为高电平或低电平。
触发信号的上升沿或下降沿引起比较器输出瞬时反转，导致RS触发器的状态发生改变。
RS触发器的状态改变会导致输出脉冲的产生。
在输出脉冲的持续时间方面，RC电路起到了关键的作用。
RC电路由一个电阻和一个电容组成，当输入端的触发信号引起RS触发器状态改变时，电容开始充电，通过选择合适的电阻和电容值，可以控制电容充电的时间，从而控制输出脉冲的持续时间。
应用单稳态触发器在数字电路中有着广泛的应用。
常见的应用包括： 1. 脉冲生成器：单稳态触发器能够生成一定宽度的脉冲信号，可以用于时序控制和时序检测。
2. 边沿检测器：单稳态触发器可以检测输入信号的边沿，用于时序检测。
3. 延时器：通过调整RC电路的参数，可以实现不同的延时效果，在单片机、微控制器等系统中常用于延时应用。
4. 脉宽测量器：利用单稳态触发器的特性，可以对输入信号的脉冲宽度进行测量。
优点和缺点单稳态触发器具有以下优点： - 可靠性高：由于是基于硅片制造的集成电路，因此具有高可靠性和稳定性。
- 可控性强：通过调整RC电路的参数，可以灵活控制输出脉冲的宽度和时间间隔。
- 适用范围广：可以应用于不同的数字电路设计中，满足不同的需求。
然而，单稳态触发器也存在一些缺点： - 成本较高：由于是集成电路，制造工艺复杂，因此成本相对较高。
6.3~7单稳态触发器和施密特触发器
7 5KΩ
截止 (地) 地1
由555定时器组成的单稳态触发器工作原理 555定时器组成的单稳态触发器工作原理 +UCC R1 5 6 ui
1
UCC 8
5KΩ
4 (复位端 复位端) 复位端
∞ 0 1
RD Q SD Q
VA
5KΩ
+ C1+ +
0 稳定状态 1 0 1
2
VB
T
∞ 0 1
C2+
3uO Q=1 Q=0
RD=1 SD=1
t
保持" 保持"0" 态
+UCC R
ui
RD=0 SD=1 Q=0 t Q=1
μ 0.01 F
ui uC
C RD=1 SD=0
. .
Q=1
5 8 4 6 3 2 71
uO
2/3UCC
uC uO
.
t
暂稳态
T截止 截止 Q=0 C充电 充电 因此暂稳态的长短 取决于RC时间常数 取决于 时间常数
+ ∞u 0 +
-
控 制 逻 辑
时钟
�
1. 转换原理 (待转换的模拟电压) UI 待转换的模拟电压) 试探电压 UA
D/A转换器 D/A转换器 清0,置数 砝码是 否保存 数码寄存器 "1"状态是否保留 控制端 清0,置数 顺序脉冲发生器 放哪一 个砝码 N位A/D转换器,转换一次需要n+2个时钟脉冲周期 A/D转换器 转换一次需要n+2个时钟脉冲周期 转换器, CP(移位命令 CP(移位命令) 移位命令)
uc
>2/3 UCC
7 5KΩ
单稳态触发器
uo2
思考 ： uo2 又该如何呢 ?
0
t
t
2
ui 01
1
10 uo1 R 1
10
A C
2
1 uo2
ui
0
+5V
uo1
t1
t3
t
电容
C 的 R4
0
t
充电
uA
主要 回路 如右 图示：
T4
uo1 R A
UT
0
＋ uo2
T5
－C
0
t
t t
2
停留在暂稳态的时间 与电路参数的关系：
ui
0
uo1
t1
t3
t
ui
uo
RS
1
3
10
0
uo1
t
uo011
uo2
2
R 10
A
U
10 100
0
t
C
uo2
＋－
一旦出现 uA < UT ，
立即有 A＝0，电路 中其它各点的状态 也会跟着变化 。
0
uA
UT 0U
t
t 电容电压 再不怎突么变变!?
uo
RS
1
3
+5V
10
uo011
uo2
2
R 10 R4
A
10 100
T4
+5V
UT
从此，电容C将
0
t
进入充电过程 ，
uo2
思考 ： uo2 又该如何呢 ?
0
t
t
2
ui
10
1
0 uo1 R 1
10
单稳态触发器
2.按工作特点
可重复触发单稳态触发器
一、用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器
1. 电路 CMOS与非门构成的微分型 单稳态触发器 稳态为1
vO1 G1 & vI Cd vd Rd vO 1 D vI2 R G2
vI
CMOS或非门构成的微分型 单稳态触发器
稳态为0
vO1 G1 ≥1 Cd vd Rd 1 Dv I2 v C R VDD C vO G2
8.2 施密特触发器
施密特触发器电压传输特性及工作特点：
1.施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压 值时，输出电压会发生突变。 2.电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压
分别是正向阈值电压（VT+）和负向阈值电压（VT-） 。
vO VOH
1
vo VOH
vO vI
1
t
vI
Cd
tw
0 t1 t2 t
vd Rd
D vI2 v C R VDD
3.主要参数的计算
tW
⑴ 输出脉冲宽度tw C ( )C ( 0 ) RC ln C ( ) V TH
vI 0 vd 0 vO
1
t
vC(0+) = 0；vC() =VDD =RC, VTH = VDD /2 V DD 0 t w RC ln V DD V TH = RCln2
vI
vO
VOL o VT- VT+ vI
VOL O
VT－ VT+
vI
同相输出施密特触发器
反相输出施密特触发器
一、用门电路组成的施密特触发器
1.电路组成
R2 R1 G1 1 G2 1 vO vO1
第二节 单稳态触发器
＆ ui G1
Q C
＆
Q
ui
R
a
G2 o t
ui o Q o Q tP o c
Q t
o
Q t tP
t
o
t b
t
积分型单稳态触发器
ui
1
R
＆
Q
C
13-9 积分型单稳态触发器
二、单稳态触发器的应用
单稳态触发器可广泛应用于： 脉冲的整形 定时 延时
单稳态触发器作定时电路的应用
ui uo o uA tP o uA uB 单稳电路 o ui a o b 13-10 单稳态触发器作定时电路的应用 a.逻辑图 b.波形图 t tP ＆ t
t
uB
单稳态触发器延时
a
tP
三、集成单稳态触发器
主要参数
（1）正向阈值电压UT＋ （2）负向阈值电压UT－ （3）输入脉冲上升或下降速度 （4）输入脉冲宽度tw （5）外接定时电阻Rext （6）外接定时电容
CT74121集成单稳态触发器
第二节 单稳态触发器
一、TTL与非门组成的微分型单稳态触发器
二、单稳态触发器的应用 三、集成单稳态触发器
一、TTL与非门组成的微分型单稳态触 发器
1.电路组成 图13-8所示两个与非门G1和G2 首尾相接，G1到G2用RC微分电路耦合，G2到G1直
接耦合。RC微分电路完成暂稳态的定时。该电路
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
t1 Vo1
t2
Vo
Tw Tw=0.7RC
（三）应用： 应用：
1、脉冲信号的整形 Vi 单稳态电路 Vo (电路稳态为0电平） Vi
Vo
2、延时 Vi 单稳态电路 Vo
（电路的稳态是0态）
VI
t1 VO
t2 Tw
t
t3
t
(三）定时 VI 单稳态电路 VO （电路的稳态是0态） VI t VO tw 如何 呢？
（二）电路分析： 1、电路的稳态 没有信号输入时，电 路的状态如何呢？ 此时，Vi 的电平应为 高电平。 且电阻R比较小，
1
0 0
1 1
Vo1为低电平0态。
B点相当接地，则门G2的输入信号 为低电平0， Vo 为高电平1态，
2、电路的暂稳态 当A输入低电平 触发信号0时，请 分析电路。 G1的输出Vo1为1 态。 B端的电平为1态。 Vo的输出为低电平 0态
不需要 暂
需 稳 态
要
2、单稳态触发器暂态维持时间取决于（ C的放电 ）， 它主要用于（ 整形 ）、（ 延时 ）、（ 定时 ） 3、多谐振荡器没有（ 稳态 ），电路不停地工作 在两个（ 暂稳态 ）之间转换，而这个转换的快慢 主要取决于（ C的充放电 ）的速度。 4、分析电路并回答问题： （1）此电路的类型是何种？ （2）分析工作过程？ （3）若电路的R=2K ，C=1µF，则 电路的输出脉冲宽度是多少？
总结： 1、单稳态触发器的工作原理；
外加触发信号
稳态
自动恢复
暂态
2、单稳态触发器的应用； 整形、延时、定时。 注意：暂态的宽度TW=0.7RC
1、比较三种电路的不同点。 、比较三种电路的不同点。
项目
状态 触发 信号 工作 过程 态 应用 暂 态 多谐振 荡器 两个暂态 基本RS 触发器 两个稳态 单稳态 触发器 一个稳态， 一个暂态 稳态到暂 态时需要 稳 态 稳 态 态 时 时 暂
作业： P267 13—9，13—10，13—11。
引入： 引入：
1、请大家分析多谐振荡器和基本RS触发器： 、请大家分析多谐振荡器和基本 触发器 触发器： （1）状态方面： 多谐振荡器有两个暂稳态； 基本RS触发器有两稳态。 （2）工作方面： 多谐振荡器不需要触发信号； 基本RS触发器需要触发信号 。
第四节 单稳态触发器
（一）电路组成
1、电路的 组成：
（1）单稳态触发器； （2）1、VI=0时，VO=1，C充电。电路处于稳态。 2、加触发信号，VI=1，VO1=0。进入暂态，而且 C电容开始放电，一定时间后，自动返回到VO=1。 3、VI由1回0时，C二次充电，电路恢复稳态。
（3）TW=0.7RC=0.7*2*1=1.4ms
自学部分： 集成单稳态触发器
课题：单稳态触发器 课题：
授课人： 授课人：
高会文
复习： 复习：
1、多谐振荡器的特点？ 、多谐振荡器的特点？ 2、基本RS触发器的特点？ 、基本 触发器的特点 触发器的特点？
3、RC电路的电容 的两端电压 、 电路的电容 电路的电容C的两端电压 会突变吗？为什么？ 会突变吗？为什么？ 4、与非门的电路功能是什么？ 、与非门的电路功能是什么？
1
0
1 0
3、暂稳态期间： 此时，Vo1 通过 C、R到地。 C被充电，随着 电容两端的电压 升高，充电电流 逐渐变小。 则电阻的电压---B 端的电平会逐渐 下降为0电平。
1
+ +
0
1
4、自动恢复为稳态
0
1 0
1 1
总结工作过程： 电路的稳态 Vi 触发 信号 电路的稳态 暂稳态 B为0电平 C充电