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雙穩(wěn)態(tài)電路

作者: 時(shí)間:2007-01-23 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

工作原理

  圖一為,它是由兩級(jí)反相器組成的正反饋電路,有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),或者是BG1導(dǎo)通、BG2截止;或者是BG1截止、BG2導(dǎo)通,由于它具有記憶功能,所以廣泛地用于計(jì)數(shù)電路、分頻電路和控制電路中,
原理,圖2(a)中,設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為BG1導(dǎo)通,BG2截止,當(dāng)觸發(fā)脈沖方波從1端輸入,經(jīng)CpRp微分后,在A點(diǎn)產(chǎn)生正、負(fù)方向的尖脈沖,而只有正尖脈沖能通過(guò)二極管D1作用于導(dǎo)通管BG1的基極是。ic1減小使BG1退出飽和并進(jìn)入放大狀態(tài),于是它的集電極電位降低,經(jīng)電阻分壓器送到截止管BG2的基極,使BG2的基極電位下降,如果下降幅度足夠時(shí),BG2將由截止進(jìn)入放大狀態(tài),因而產(chǎn)生下列正反饋過(guò)程(看下列反饋過(guò)程時(shí),應(yīng)注意:在圖一的PNP電路中,晶體管的基極和集電極電位均為負(fù)值,所以u(píng)c1↓,表示BG1集電極電位降低,而uc1↑則表示BG1集電極電位升高,當(dāng)BG1基極電位降低時(shí),則ic1↑,反之當(dāng)BG1基極電位升高時(shí),ic1↓

  ic1越來(lái)越小,ic2越來(lái)越大,最后到達(dá)BG1截止、BG2導(dǎo)通;接差觸發(fā)脈沖方波從2端輸入,并在t=t2時(shí),有正尖脈沖作用于導(dǎo)通管BG2的基極,又經(jīng)過(guò)正反饋過(guò)程,使BG1導(dǎo)通,BG2截止。以后,在1、2端的觸發(fā)脈沖的輪流作用下,雙穩(wěn)電路的狀態(tài)也作用相應(yīng)的翻轉(zhuǎn),如圖一(b)所示。


            圖一、

  由上述過(guò)程可見(jiàn):(1)的尖頂觸發(fā)脈沖極性由晶體管的管型決定:PNP管要求正極性脈沖觸發(fā),而NPN管卻要求負(fù)極性脈沖觸發(fā)。(2)每觸發(fā)一次,電路翻轉(zhuǎn)一次,因此,從翻轉(zhuǎn)次數(shù)的多少,就可以計(jì)算輸入脈沖的個(gè)數(shù),這就是雙穩(wěn)態(tài)電路能夠計(jì)算的原理。

  雙穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)電路形式有:?jiǎn)芜呌|發(fā)、基極觸發(fā)、集電極觸發(fā)和控制觸發(fā)等。

  圖二給出幾種實(shí)用的雙穩(wěn)態(tài)電路。電路(a)中D3、D4為限幅二極管,使輸出幅度限制在-6伏左右;電路(b)中的D5、D6是削去負(fù)尖脈沖;電路(C)中的ui1、ui2為單觸發(fā),ui為輸入觸發(fā)表一是上述電路的技術(shù)指標(biāo)。


圖二、幾種實(shí)用的雙穩(wěn)態(tài)電路

表一

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/259021.htm

幾種雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的技術(shù)指標(biāo)

圖二

(a)

(b)

(c)

(d)

管型

二極管

2AP3

2AP15

2AK1C

2AK17

三極管

3AX31B

3AG40

3AK20

3DK3B

信號(hào)電平

“0”(無(wú)信號(hào))(V)

0

0

0

+6

“1”(有信號(hào))(V)

-6

-6

-9

0

工作頻率(KHz)

10

600

1000

8000

抗干擾電壓(V)

≥1

≥1.5

≥2

0.8-1

觸發(fā)靈敏度(V)

≤4

≤4.8

≤7

2.5

輸出端的吸收能力(mA)

≤4

≤6.7

≤2

10

輸出端的發(fā)射能力(mA)

≤44

≤12

≤12

7

輸出脈沖的上升時(shí)間(μs)

2

≤0.30

≤0.1

≤0.1

輸出脈沖的下降時(shí)間(μs)

2

≤0.36

≤0.15

≤0.1

對(duì)β值的要求

>50

50-80

60-90

>50

元件參數(shù)的允許化

△β<10,±5%

△β<10,±5%

△β<10,±5%

△β<10,±5%

電源電壓的波動(dòng)范圍

±5%

±5%

±5%

±5%

工作溫度范圍(℃)

0-40

-10-55

-20-50

-10-55



二、雙穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)


圖三、雙穩(wěn)態(tài)的設(shè)計(jì)電路

雙穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)電路見(jiàn)表二

表二

雙穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)公式及計(jì)算實(shí)例

要求

(1)輸出幅度Um=6V,(2)上升時(shí)間,tr≤100nS
(3)最高工作頻率fmax=1MHz

步驟

計(jì)算公式

計(jì)算實(shí)例

選擇晶體管

若工作頻率高時(shí),應(yīng)選用高速硅開(kāi)關(guān)管
若工作頻率低可選用低頻硅或鍺管

現(xiàn)選3DK,β=50
二極管選用2CK10

選擇電源電壓

圖3為設(shè)計(jì)電路,故應(yīng)確定ED、EC、EB

∵采用箝位電路,故選ED≈Um
∴ED=6V,Ec=2ED=12v,Eb=-12

計(jì)算Rc

Rc<Ec/ED tr/CL
CL為集電極對(duì)地的電容(包括加速電容、分布電容、后級(jí)輸入電容)

現(xiàn)設(shè)CL=180pF
Rc<12/6 100×10/180×10=1.1kΩ

計(jì)算Rk、RB

為保證可靠截止,應(yīng)滿足:
Uces-[(EB+Uces)/(RK+RB)]RK<Ubeo
為保證可靠飽和,應(yīng)滿足:
β{[(Uco-Ubes)/RK]-[(EB+Ubes)/RB]}>[(Ec-Uces)/Rc]+IL
式中:Uces為飽和電壓,對(duì)硅管Uces≈(0.3~0.4)V
Ubeo為截止管臨界電壓,Ubeo≈0.2V
Uco為截止管的集電極電壓,應(yīng)取:Uco=ED+(箝位管正向壓降)IL為雙穩(wěn)電路灌入負(fù)截電流

現(xiàn)選Uces=0.4V,Ubeo=0.2V
0.4-[(12+0.4)/(Rk+RB)]Rk<0.2
∴RB<61RK (A)
現(xiàn)設(shè)IL=100mA,Ueo=6+0.4=6.4V
50[(6.4-0.7)/RK]-[(12+0.7)/RB]>[(12-0.4)/1]+10
∴RB>12.7RK/(5.7-0.43RK (B)
若選RK=6.8k由(A)算得RB<415K,由(B)式算得RB>31K,故選RB=39K

選擇CrRr

RrCr≤1/2fmax,通常Cr為幾十pF

現(xiàn)選Cr=51pF
∴Rr≤1/6×1051×10=3.2k
故選Rr=2.4k

選擇加速電容CK

對(duì)合金管CK為幾百pF對(duì)高頻外延管CK為幾十pF

現(xiàn)選Ck=51pF
計(jì)算結(jié)果標(biāo)在圖三中



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