【E電路】單穩(wěn)態(tài)電路與雙穩(wěn)態(tài)電路

　　單穩(wěn)態(tài)電路就是只有一種穩(wěn)定輸出狀態(tài)的電路，如不自鎖的按鈕開(kāi)關(guān)控制燈泡就是一個(gè)最典型、最簡(jiǎn)單的單穩(wěn)態(tài)電路：不按按鈕時(shí)，按鈕處于抬起位，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，燈泡熄滅。只有用手按下按鈕時(shí)，按鈕的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，燈泡亮。當(dāng)手離開(kāi)按鈕，按鈕立刻抬起其常開(kāi)觸點(diǎn)恢復(fù)斷開(kāi)，燈泡滅。該電路在不觸動(dòng)按鈕時(shí)總保持熄滅的一種狀態(tài)，故可稱之為單穩(wěn)態(tài)電路。

　　雙穩(wěn)態(tài)電路就是有二種穩(wěn)定輸出狀態(tài)的電路，如自鎖式按鈕開(kāi)關(guān)控制燈泡就是一個(gè)最典型、最簡(jiǎn)單的雙穩(wěn)態(tài)電路：當(dāng)不按按鈕時(shí)，自鎖按鈕將始終保持它現(xiàn)有狀態(tài)不變(如處于按下位，燈泡亮，如處于抬起位，燈泡滅)，當(dāng)用手按一下按鈕，按鈕將改變它的現(xiàn)有狀態(tài)：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?yōu)橄纭＜丛撾娐酚卸€(gè)穩(wěn)態(tài)輸出：亮或熄滅。故稱之為雙穩(wěn)態(tài)電路。

　　下面畫出2個(gè)用集成塊組成的單穩(wěn)態(tài)與雙穩(wěn)態(tài)電路供分析參考：

　　電路原理分析：上圖一為單穩(wěn)態(tài)電路，上圖二為雙穩(wěn)態(tài)電路，這二個(gè)電路均是由雙D觸發(fā)器4013組成。在分析這2個(gè)電路原理之前，先介紹一下D觸發(fā)器工作原理：D觸發(fā)器，它有6個(gè)引線端點(diǎn)，其Q為正向輸出端，Q為反向輸出端，D為數(shù)據(jù)輸入端，R為復(fù)位端，S為置位端，其R、S皆為高電位觸發(fā)有效(即當(dāng)R或S=1時(shí)，會(huì)使Q=1或使Q=0)。clk為控制端，當(dāng)clk=1時(shí)，其上跳沿觸發(fā)有效，將使輸出端Q電位發(fā)生變化：如D=0，給clk端輸入一正突跳脈沖，將使Q端輸出輸出為0，如D=1，給clk端輸入一正突跳脈沖，將使Q端輸出輸出為1。

　　了解D觸發(fā)器動(dòng)作原理，就不難分析上面二圖的動(dòng)作原理：

　　1、圖一為單穩(wěn)態(tài)電路，其電路是由D觸發(fā)器、電阻R與電容C組成，電阻R二端分別接D觸發(fā)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(dāng)接通電源瞬間，其輸出可能會(huì)有2種輸出狀態(tài)：一種為：Q=1、Q=0，另一種為：Q=0、Q=1，但延時(shí)一段時(shí)間后該電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，其輸出只有一種輸出狀態(tài)，即：Q=1，Q=0。請(qǐng)見(jiàn)以下分析：

　　(1)、如通電瞬間，其輸出狀態(tài)為Q=1、Q=0，由于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(wú)外信號(hào)觸發(fā)clk端時(shí)，電路將總保持這種輸出狀態(tài)。

　　(2)、如通電瞬間，其輸出Q=0、Q=1，Q輸出的高電壓將通過(guò)電阻R向C充電，使C的電壓由0上升，當(dāng)C的電壓上升到使S端置位使能的電位時(shí)，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的電壓通過(guò)電阻R進(jìn)行放電，使C的電壓由高電壓下降，直至到0。這個(gè)放電過(guò)程，使S端電壓由1↓0。這時(shí)其S與R端皆為0，不起置位或復(fù)位作用，在無(wú)外觸發(fā)信號(hào)，電路將總保持這種輸出狀態(tài)(Q=1、Q=0)不變。這就是單穩(wěn)態(tài)電路在通電后，其穩(wěn)態(tài)輸出只有一種狀態(tài)的原由。

　　觸發(fā)使能其輸出狀態(tài)分析：該電路在沒(méi)有外出發(fā)信號(hào)出發(fā)時(shí)，其輸出狀態(tài)總保持為：Q=1、Q=0。而數(shù)據(jù)端D始終=0。即輸出Q與數(shù)據(jù)D的電壓總是相反的。故當(dāng)clk端輸入一正脈沖信號(hào)時(shí)，其脈沖的上升沿使能，總會(huì)使輸出端Q由1↓0，而Q端由0↑1。此時(shí)的輸出為暫態(tài)(即暫時(shí)保持的輸出狀態(tài))：因?yàn)镼=1(高電壓)將通過(guò)電阻R向C充電，使C的電壓由0上升，當(dāng)C的電壓上升到使S端置位使能的電位時(shí)，S端置位使能，使輸出Q=1，Q=0。而Q=0。又使C通過(guò)電阻R進(jìn)行放電，即C的電壓由高電壓下降，直至到0。這時(shí)的S與R端皆為0，clj端如再無(wú)外觸發(fā)脈沖時(shí)，電路將總保持這種輸出狀態(tài)不變。即：Q=1、Q=0。

　　單穩(wěn)態(tài)輸出的暫態(tài)脈沖寬度，取決于電阻R與電容C的乘積：RC值大，輸出脈沖寬，RC值小，輸出脈沖窄。

　　2、圖二為雙穩(wěn)態(tài)電路：其電路組成：就一個(gè)D觸發(fā)器，無(wú)其它元件，其電路組成特點(diǎn)是：輸出端Q與數(shù)據(jù)端D線連接，其復(fù)位端R與置位端S皆接地。

　　當(dāng)接通電源時(shí)，其輸出狀態(tài)有2種：(1)為：Q=0、Q=1;(2)為：Q=1、Q=0。

　　在沒(méi)有外觸發(fā)脈沖時(shí)，其輸出狀態(tài)保持不變，即有二個(gè)穩(wěn)態(tài)輸出狀態(tài)。當(dāng)clk端輸入一正脈沖時(shí)，其脈沖前沿(上升沿)觸發(fā)有效，使輸出狀態(tài)發(fā)生反轉(zhuǎn)，即如觸發(fā)前Q=0、Q=1，觸發(fā)后其輸出Q=1、Q=0，如觸發(fā)前Q=1、Q=0，觸發(fā)后其輸出Q=0、Q=1。

　　動(dòng)作原理分析：1、如觸發(fā)前的輸出狀態(tài)為：Q=0，其Q=1，由于D與Q端相接，故此時(shí)的D=1，當(dāng)有正突跳脈沖觸發(fā)clk端，將使輸出Q與D端狀態(tài)相同，即使Q=1，則Q=0。2、如觸發(fā)前的輸出狀態(tài)為：Q=1，其Q=0，由于D與Q端相接，故此時(shí)的D=0，當(dāng)有正突跳脈沖觸發(fā)clk端，將使輸出Q與D端狀態(tài)相同，即使Q=0，則Q=1?？梢?jiàn)每觸發(fā)一次clk端，都會(huì)使該電路的輸出狀態(tài)發(fā)生反轉(zhuǎn)，故稱為雙穩(wěn)態(tài)電路。