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    單穩態電路與雙穩態電路

    單穩態電路就是隻有一種穩定輸出狀態的電路,如不自鎖的按鈕開關控制燈泡就是一個最典型、最簡單的單穩態電路:不按按鈕時,按鈕處於抬起位,其常開觸點斷開,燈泡熄滅。只有用手按下按鈕時,按鈕的常開觸點閉合,燈泡亮。當手離開按鈕,按鈕立刻抬起其常開觸點恢復斷開,燈泡滅。該電路在不觸動按鈕時總保持熄滅的一種狀態,故可稱之為單穩態電路。

    改變它的現有狀態:由抬起位變壓下或由壓下位變抬起,使燈泡由滅變亮,或由亮變為熄滅。即該電路有二個穩態輸出:亮或熄滅。故稱之為雙穩態電路。

    下面畫出2個用整合塊組成的單穩態與雙穩態電路供分析參考:

    https://iknow-pic.cdn.bcebos.com/e1fe9925bc315c6038c9d8f284b1cb134954774a

    電路原理分析: 上圖一為單穩態電路,上圖二為雙穩態電路,這二個電路均是由雙D觸發器4013組成。在分析這2個電路原理之前,先介紹一下D觸發器工作原理:D觸發器,它有6個引線端點,其Q為正向輸出端,Q\為反向輸出端,D為資料輸入端,R為復位端,S為置位端,其R、S皆為高電位觸發有效(即當R或S=1時,會使Q=1或使Q=0)。 clk為控制端,當clk=1時,其上跳沿觸發有效,將使輸出端Q電位發生變化:如D=0,給clk端輸入一正突跳脈衝,將使Q端輸出輸出為0,如D=1,給clk端輸入一正突跳脈衝,將使Q端輸出輸出為1。

    瞭解D觸發器動作原理,就不難分析上面二圖的動作原理:

    1、圖一為單穩態電路,其電路是由D觸發器、電阻R與電容C組成,電阻R二端分別接D觸發器的Q\端與S端,電容C的二端分別接S端與電源地(GND),4013的R端與D端接電源地(GND)。當接通電源瞬間,其輸出可能會有2種輸出狀態:一種為:Q=1、Q\=0,另一種為:Q=0、Q\=1,但延時一段時間後該電路達到穩定狀態後,其輸出只有一種輸出狀態,即:Q=1,Q\=0 。請見以下分析:

    (1)、如通電瞬間,其輸出狀態為Q=1、Q\=0,由於C的原電壓=0,而Q\=0,使R、C支路電壓=0,C將保持0V不變,即S端電壓=0,R端接地,在無外訊號觸發clk端時,電路將總保持這種輸出狀態。

    (2)、如通電瞬間,其輸出Q=0、Q\=1,Q\輸出的高電壓將透過電阻R向C充電,使C的電壓由0上升,當C的電壓上升到使S端置位使能的電位時,將使輸出端Q置1。即Q=1、Q\=0,Q\=0將使R、C支路短路,則使C的電壓透過電阻R進行放電,使C的電壓由高電壓下降,直至到0。這個放電過程,使S端電壓由1↓0。這時其S與R端皆為0,不起置位或復位作用,在無外觸發訊號,電路將總保持這種輸出狀態(Q=1、Q\=0)不變。這就是單穩態電路在通電後,其穩態輸出只有一種狀態的原由。

    觸發使能其輸出狀態分析:該電路在沒有外出發訊號出發時,其輸出狀態總保持為:Q=1、Q\=0。而資料端D始終=0。即輸出Q與資料D的電壓總是相反的。故當clk端輸入一正脈衝訊號時,其脈衝的上升沿使能,總會使輸出端Q由1↓0,而Q\端由0↑1。此時的輸出為暫態(即暫時保持的輸出狀態):因為Q\=1(高電壓)將透過電阻R向C充電,使C的電壓由0上升,當C的電壓上升到使S端置位使能的電位時, S端置位使能,使輸出Q=1,

    Q\=0。而Q\=0。又使C透過電阻R進行放電,即C的電壓由高電壓下降,直至到0。這時的S與R端皆為0,clj端如再無外觸發脈衝時,電路將總保持這種輸出狀態不變。即:Q=1、Q\=0。

    單穩態輸出的暫態脈衝寬度,取決於電阻R與電容C的乘積:RC值大,輸出脈衝寬,RC值小,輸出脈衝窄。

    2、圖二為雙穩態電路:其電路組成:就一個D觸發器,無其它元件,其電路組成特點是:輸出端Q\與資料端D線連線,其復位端R與置位端S皆接地。

    當接通電源時,其輸出狀態有2種:(1)為:Q=0、Q\=1;(2)為:Q=1、Q\=0。在沒有外觸發脈衝時,其輸出狀態保持不變,即有二個穩態輸出狀態。當clk端輸入一正脈衝時,其脈衝前沿(上升沿)觸發有效,使輸出狀態發生反轉,即如觸發前Q=0、Q\=1,觸發後其輸出Q=1、Q\=0,如觸發前Q=1、

    Q\=0,觸發後其輸出Q=0、Q\=1。

    動作原理分析:1、如觸發前的輸出狀態為:Q=0,其Q\=1,由於D與Q\端相接,故此時的D=1,當有正突跳脈衝觸發clk端,將使輸出Q與D端狀態相同,即使Q=1,則Q\=0。2、如觸發前的輸出狀態為:Q=1,其Q\=0,由於D與Q\端相接,故此時的D=0,當有正突跳脈衝觸發clk端,將使輸出Q與D端狀態相同,即使Q=0,則Q\=1。

    可見每觸發一次clk端,都會使該電路的輸出狀態發生反轉,故稱為雙穩態電路。

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