单稳态电路与双稳态电路的区别
单稳态电路就是只有一种稳定输出状态的电路,如不自锁的按钮开关控制灯泡就是一个最典型、最简单的单稳态电路:不按按钮时,按钮处于抬起位,其常开触点断开,灯泡熄灭。只有用手按下按钮时,按钮的常开触点闭合,灯泡亮。当手离开按钮,按钮立刻抬起其常开触点恢复断开,灯泡灭。该电路在不触动按钮时总保持熄灭的一种状态,故可称之为单稳态电路。
双稳态电路就是有二种稳定输出状态的电路,如自锁式按钮开关控制灯泡就是一个最典型、最简单的双稳态电路:当不按按钮时,自锁按钮将始终保持它现有状态不变(如处于按下位,灯泡亮,如处于抬起位,灯泡灭),当用手按一下按钮,按钮将改变它的现有状态:由抬起位变压下或由压下位变抬起,使灯泡由灭变亮,或由亮变为熄灭。即该电路有二个稳态输出:亮或熄灭。故称之为双稳态电路。
单稳态电路与双稳态电路图分析
下面画出2个用集成块组成的单稳态与双稳态电路供分析参考:
电路原理分析:上图一为单稳态电路,上图二为双稳态电路,这二个电路均是由双d触发器4013组成。在分析这2个电路原理之前,先介绍一下d触发器工作原理:d触发器,它有6个引线端点,其q为正向输出端,q\为反向输出端,d为数据输入端,r为复位端,s为置位端,其r、s皆为高电位触发有效(即当r或s=1时,会使q=1或使q=0)。clk为控制端,当clk=1时,其上跳沿触发有效,将使输出端q电位发生变化:如d=0,给clk端输入一正突跳脉冲,将使q端输出输出为0,如d=1,给clk端输入一正突跳脉冲,将使q端输出输出为1。
了解d触发器动作原理,就不难分析上面二图的动作原理:
1、图一为单稳态电路,其电路是由d触发器、电阻r与电容c组成,电阻r二端分别接d触发器的q\端与s端,电容c的二端分别接s端与电源地(gnd),4013的r端与d端接电源地(gnd)。当接通电源瞬间,其输出可能会有2种输出状态:一种为:q=1、q\=0,另一种为:q=0、q\=1,但延时一段时间后该电路达到稳定状态后,其输出只有一种输出状态,即:q=1,q\=0。请见以下分析:
(1)、如通电瞬间,其输出状态为q=1、q\=0,由于c的原电压=0,而q\=0,使r、c支路电压=0,c将保持0v不变,即s端电压=0,r端接地,在无外信号触发clk端时,电路将总保持这种输出状态。
(2)、如通电瞬间,其输出q=0、q\=1,q\输出的高电压将通过电阻r向c充电,使c的电压由0上升,当c的电压上升到使s端置位使能的电位时,将使输出端q置1。即q=1、q\=0,q\=0将使r、c支路短路,则使c的电压通过电阻r进行放电,使c的电压由高电压下降,直至到0。这个放电过程,使s端电压由1↓0。这时其s与r端皆为0,不起置位或复位作用,在无外触发信号,电路将总保持这种输出状态(q=1、q\=0)不变。这就是单稳态电路在通电后,其稳态输出只有一种状态的原由。
触发使能其输出状态分析:该电路在没有外出发信号出发时,其输出状态总保持为:q=1、q\=0。而数据端d始终=0。即输出q与数据d的电压总是相反的。故当clk端输入一正脉冲信号时,其脉冲的上升沿使能,总会使输出端q由1↓0,而q\端由0↑1。此时的输出为暂态(即暂时保持的输出状态):因为q\=1(高电压)将通过电阻r向c充电,使c的电压由0上升,当c的电压上升到使s端置位使能的电位时,s端置位使能,使输出q=1,q\=0。而q\=0。又使c通过电阻r进行放电,即c的电压由高电压下降,直至到0。这时的s与r端皆为0,clj端如再无外触发脉冲时,电路将总保持这种输出状态不变。即:q=1、q\=0。
单稳态输出的暂态脉冲宽度,取决于电阻r与电容c的乘积:rc值大,输出脉冲宽,rc值小,输出脉冲窄。
2、图二为双稳态电路:其电路组成:就一个d触发器,无其它元件,其电路组成特点是:输出端q\与数据端d线连接,其复位端r与置位端s皆接地。
当接通电源时,其输出状态有2种:(1)为:q=0、q\=1;(2)为:q=1、q\=0。
在没有外触发脉冲时,其输出状态保持不变,即有二个稳态输出状态。当clk端输入一正脉冲时,其脉冲前沿(上升沿)触发有效,使输出状态发生反转,即如触发前q=0、q\=1,触发后其输出q=1、q\=0,如触发前q=1、q\=0,触发后其输出q=0、q\=1。
动作原理分析:1、如触发前的输出状态为:q=0,其q\=1,由于d与q\端相接,故此时的d=1,当有正突跳脉冲触发clk端,将使输出q与d端状态相同,即使q=1,则q\=0。2、如触发前的输出状态为:q=1,其q\=0,由于d与q\端相接,故此时的d=0,当有正突跳脉冲触发clk端,将使输出q与d端状态相同,即使q=0,则q\=1。可见每触发一次clk端,都会使该电路的输出状态发生反转,故称为双稳态电路。
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