积分型单稳态触发器共96页
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。
详解单稳态触发器
详解单稳态触发器单稳态触发器是脉冲和数字电路中的基本触发器之一。
单稳态触发器的特点是只有一个稳定状态，另外还有一个暂时的稳定状态(暂稳状态)。
在没有外加触发信号时，电路处于稳定状态。
在外加触发信号的作用下，电路就从稳定状态转换为暂稳状态，并且在经过一段时间后，电路能够自动地回到稳定状态。
单稳态触发器在一个触发脉冲的作用下，能够输出一个具有一定宽度的矩形脉冲，常用在脉冲整形、定时和延时电路中。
单稳态触发器可以由晶体管、数字电路或时基电路等构成。
1.晶体管单稳态触发器晶体管单稳态触发器电路如图9-2所示，由VT1、VT22个晶体管交叉耦合组成。
VT1集电极与VT2基极之间由电容C1耦合，正是由于电容的耦合作用，电路具有了单稳态的特性。
图9-2 晶体管单稳态触发器R4、R3是VT1的基极偏置电阻，R2是VT2的基极偏置电阻，R1、R5分别是两管的集电极电阻。
微分电路C2、R6和隔离二极管VD组成触发电路。
输出信号可以从2个晶体管的集电极取出，两管输出信号相反。
(1)稳定状态单稳态触发器处于稳定状态时的情况如图9-3所示。
电源+VCC经R2为VT2提供基极偏流Ib2，VT2导通，其集电极电压Uc2=0V;VT1因无基极偏压而截止，其集电极电压Uc1=+VCC，电源+VCC经R1、VT2基极—发射极向电容C1充电，C1上的电压为左正右负，大小等于电源电压+VCC。
图9-3 稳定状态时的情况(2)暂稳状态当在单稳态触发器的触发端加上一个触发脉冲Ui时，经C2、R6微分，负触发脉冲通过VD加至导通管VT2基极使其截止，Uc2=+VCC，并通过R4为VT1提供基极偏流Ib1，使VT1导通，Uc1从+VCC下跳为0V。
由于电容C1两端电压不能突变，所以在此瞬间VT2基极电压Ub2将下跳为-VCC，使得VT2在触发脉冲结束之后仍然保持截止状态，这时电路处于暂稳状态，如图9-4所示。
图9-4 暂稳状态时的情况进入暂稳状态后，电容C1通过VT1集电极-发射极、电源、R2不断放电，放电结束后即进行反向充电，Ub2电位不断上升，如图9-5所示。
单稳态触发器
同时输出返回到
的状态。
此后电容C通过电阻R和G2门的导通电路放电， 最终使电容C上的电压恢复到稳定状态时的初始 值，电路从暂稳态回复到稳态。
2．电路波形 uI
0 uO1
uI02 UDD UTH
0
uO
tw
tw
0
t1 t2
t
t UDD+ΔU
t
t
由波形图可知，若uI的正脉宽大于暂态脉宽tw，在电 路由暂态返回到稳态时，由于门G1被uI封锁住了， 会使输出uO的下降沿变缓，波形质量下降。 此时可以在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，
当输入触发脉冲uI上升到G1门的阈值电压UTH，电路中 将产生如下正反馈过程： uI↑→ uO1↓→ uI2↓→ uO↑ 则门G1迅速导通，uO1很快 从高电平跳变为低电平 ，而由于电容C两端的电压不能 突变，所以uI2也同时跳变为低电平，门G2截止，输出 uO跳变为高电平。
此时即使触发信号uI撤除（即uI变为低电平），uO仍维 持高电平。 但电路的这种状态不能长久保持，所以叫做暂稳态。
数字电子技术基础
单稳态触发器
单稳态触发器
1.1 门电路构成的单稳态触发器 1.2 集成单稳态触发器
单稳态触发器--只有一个稳定状态的触发器。
特点：在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态； 在触发脉冲到来时，电路由稳定状态翻转为暂 稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回 稳定状态。
暂稳定状态维持的时间长短，取决于电路的 参数（RC），与触发脉冲无关。
另外要注意，对于不同逻辑门组成的单稳态触发器， 电路的触发信号和输出脉冲是不一样的。
3．电路主要参数计算
（1）输出脉冲宽度tw。 由波形图知，输出脉冲宽度tw为电容C充电过程。 即uI2从0V上升到UTH所需的时间。
单稳态触发器的研究
3.脉冲整形：不同脉宽、幅度脉冲触发单稳 态触发器后变换成一致脉宽、幅度的波形。
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 三、单稳态触发器触发脉冲种类 1.上升沿触发
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 三、Biblioteka 稳态触发器触发脉冲种类 2.下降沿触发
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器 1．电路组成 单稳态触发器由两个与非门 和一个积分电路组成。
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器 2．工作原理
(3) 自动返回到稳态 当vC下降到关门电平时，G2由开通返回到关闭 状态，vO由低电平返回到高电平。
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器 3．正常工作条件：输入正脉冲vI的宽度 tpI一定要大于单稳态的输出脉冲宽度tp。 4．弱点：正常工作依赖输入脉冲宽度。
江苏无锡机电高等职业技术学校
WUXI MACHINERY AND ELECTRON HIGER PROFESSIONAL AND TECHNIAL SCHOOL
项目三 脉冲信号的产生与整形电路的研究 子项目一：单稳态触发器的研究
电子与信息技术专业
电子综合技术积件
制作教师：刘立钧
全国职业教育电子与信息技术专业数字化资源共建共享
图1积分型单稳态触发器
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器
2．工作原理 电路处于稳态时外加触发信号，电路 翻转为暂稳态，经过一段时间电路自 动返回到稳态。
积件3-1-1单稳态触发器特性研究 四、用与非门组成的单稳态触发器 2．工作原理 (1) 电路的稳态 无论vI是高电平还是低电平，由于G1门的 反相作用，G2的两个输入中总有一个是低 电平，G2处于关闭状态，输出vO为高电 平，这是电路的稳态；
门电路组成的微分型单稳态触发器
t3
(b)
电容正反馈
多谐振荡器
当vd下降至Vth时，G1由开态变为 关态，va由低电平上跳至高电平，G2 由关态变为开态，vb由高电平下跳至 低电平。电路又一次自动翻转。
当G1处于关态，G2处于开态后，
R
d
&
a
G1 C
(a) 3.6V
va
0.3V
&b G2
电 容 C 充 电 ， vd 电 位 逐 渐 上 升 ， 在 vd 上升至Vth之前，这段时间称为暂态Ⅱ，
电路从暂稳态回到原来的初始稳定状态，电容上的电压恢复到原来的初始态0
输出脉冲宽度的计算：
主要参数的计算
vR t vc
vc
0
vc
t
e
tw
ln
vc vc vc vc
0
tw
估算
三要素公式
tw
ln
vc vc vc vc
0
tw
RCIn VDD 0 0.7RC
vb
0.3V
放
如图中t2～t3期间的波形。
vd ΔV 1.4V
电
电
充
当vd上升至Vth时，G1由关态变为
tw1
tw2
开态，G2由开态变为关态，进入暂态 Ⅰ。以后不断重复上述过程，从而形
成周期振荡，在输出端获得矩形波v
电容正反馈 多谐振荡器
R
d
&
a
G1 C
(a) 3.6V
va
0.3V
VDD
1 2
VDD
单稳态触发器
单稳态触发器的工作特点： ① 电路有一个稳态，一个暂稳态 ② 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态 ③ 暂稳态不能长久保持，电路会自动翻转回稳态 ④ 电路在暂稳态中持续的时间，由RC延时环节决定
单稳态触发器
t tw t
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单稳态触发器
作业：
1、第7章自我检查题：题7.1：6 2、第7章思考题与习题：题7.1:5 题7.2:1， 2
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1、单稳态触发器的工作原理
2、周期的计算方法
退出
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单稳态触发器
一、单稳态触发器的特点 1、有一个稳定状态和一个暂稳状态。 2、在触发脉冲作用下，电路将从稳态翻转到暂稳 态，在暂稳态停留一段时间后，又自动返回稳定 状态。 3、暂稳态时间的长短取决于电路本身参数，与 触发脉冲的宽度无关。
单稳态触发器
单稳态触发器输出脉冲的宽度实际上是暂稳态持续 时间tw为电容C上的电压由低电平充到门2的阈值电压 UTH所需的时间，其大小可用下式估算 tw=RCln2≈0.7RC 在使用微分型单稳态触发器时，输人脉冲的宽度应小 于输出脉冲tw的宽度，否则电路将无法正常工作。
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二、电路组成
单稳态触发器
uI __ 1 UCC 3 O uC __ 2 UCC 3
uI __ 1 VDD 3 O uC __ 2 VDD 3 t2 tw t3
··
RR
uI uI
+UCC +VDD
4 8 4 8 6 6 uo 7 3 555 uC 7 555 3 VC 2 5 2 5 1 C 1 C
所以555定时器保持0状态不变。稳态时，uc＝0，uo=0
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2、暂稳态
在负触发脉冲uI的作用下，低电平触发 TR 端得到 低于1/3UCC的触发电平 由于此时uc＝0，UTH＜UCC, UTR＜UCC, 555定时器输 出高电平。同时放电管VT截止，电路进入暂稳态， 定时开始 暂稳态阶段（t1-t2）,电容C充电，充电回路为 UCC→R→C→地，充电时间常数为RC，uc按指数上 升。
单稳态触发器
由于图示电路的RC电路接成微分电路形式，故该电路
又称为微分型单稳态触发器。
图9 集成门电路构成的单稳态触发器
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2、用集成门电路构成的单稳态触发器
a： 输入信号uI为0时，电路处于稳态。 uI2=VDD，uO=UOL =0，uO1＝UOH =VDD。 b:外加触发信号，电路翻转到暂稳态。
5
2、用集成门电路构成的单稳态触发器
c:电容C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。
在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。当uI2上 升达到G2的UTH时，电路会发生如下正反馈过程：
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2、用集成门电路构成的单稳态触发器
使电路迅速由暂稳态返回稳态，uO1=UOH、uO= uO2=UOL。 从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电阻R放电， 使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
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单稳态触发器
单稳态触发器
1、工作特点：
第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转到暂稳 态； 第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态， 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触 发信号无关。
例：楼道的路灯 。
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2、用集成门电路构成的单稳态触发器
最高工作频率 fmax （或最小工作周期 Tmin ） : 设触发信号 的时间间隔为T，为了使单稳态触发器能够正常工作，应当满 足T＞tw +tre的条件，即Tmin= tw +tre。因此，单稳态触发器的 最高工作频率为： fmax = 1/ Tmin = 1/（tw +tre）
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2、用集成门电路构成的单稳态触发器
③对输入触发脉冲宽度的要求
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16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有ห้องสมุดไป่ตู้正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来