雙穩(wěn)態(tài)電路
工作原理
圖一為雙穩(wěn)態(tài)電路,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)生下列正反饋過程(看下列反饋過程時(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越來越小,ic2越來越大,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)過正反饋過程,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、雙穩(wěn)態(tài)電路
由上述過程可見:(1)雙穩(wěn)態(tài)電路的尖頂觸發(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 | |
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)選用高速硅開關(guān)管 | 現(xiàn)選3DK,β=50 |
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 |
計(jì)算Rc | Rc<Ec/ED tr/CL | 現(xiàn)設(shè)CL=180pF |
計(jì)算Rk、RB | 為保證可靠截止,應(yīng)滿足: | 現(xiàn)選Uces=0.4V,Ubeo=0.2V |
選擇CrRr | RrCr≤1/2fmax,通常Cr為幾十pF | 現(xiàn)選Cr=51pF |
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 |
評(píng)論