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双稳态多谐振荡器电路基本原理介绍

2020-11-26 09:12:34  927 振荡器 波形 电路
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双稳态多谐振荡器类似于单稳态触发器,我们看着在前面的教程,但这次是两个状态是稳定的差别另一种类型的国家二级设备。


双稳态多谐振荡器具有两个稳定状态(因此,名称为“ Bi”的含义是两个),并且可以无限期地保持给定的输出状态,除非应用了外部触发器来迫使其改变状态。
可以通过施加外部触发脉冲将双稳态多谐振荡器从一种稳定状态切换到另一种稳定状态,因此,在返回到其原始状态之前,它需要两个外部触发脉冲。由于双稳态多谐振荡器具有两个稳定状态,因此在顺序型电路中通常称为锁存器和触发器。

分立的双稳态多谐振荡器是一种由两个交叉合的晶体管构成的两态非再生器件,这些晶体管用作“ ON-OFF”晶体管开关。在两种状态的每一种中,一个晶体管都截止,而另一个晶体管处于饱和状态,这意味着双稳态电路能够无限期地保持在任一稳定状态。

为了将双稳态从一种状态转换到另一种状态,双稳态电路需要合适的触发脉冲,并且要经过一个完整的周期,需要两个触发脉冲,每个阶段一个。它更通用的名称或术语“触发器”与设备的实际操作有关,因为它“翻转”到一个逻辑状态,保持在该状态,然后更改或“触发器”回到其第一原始状态。考虑下面的电路。
双稳态多谐振荡器电路

上面的双稳态多谐振荡器电路在两种状态下都稳定,一个晶体管“ OFF”而另一个“ ON”,或者第一晶体管“ ON”和第二“ OFF”。假设开关位于左侧位置“ A”。晶体管TR 1的基极将接地,并在其截止区域产生Q的输出。这将意味着晶体管TR 2为“ ON”,因为其基极通过电阻器R1和R2的串联组合连接到Vcc 。作为晶体管TR 2处于“ON”会有在零输出Q的相反或逆Q。

如果现在将开关移到右侧的位置“ B”,则晶体管TR 2将通过电阻R3和R4的组合而开关“ OFF”,而晶体管TR 1将开关“ ON” ,从而在Q处输出,在Q处输出零。Q与上述相反。那么可以说,当晶体管TR 1为“ ON”且TR 2为“ OFF”,开关位置为“ A”时,存在一种稳定状态,而当晶体管TR 1为“ OFF”且TR 2为“ ON ”时,存在另一种稳定状态。”,开关位置“ B”。


然后,与单稳态多谐振荡器的输出取决于所使用的反馈组件的RC时间常数不同,双稳态多谐振荡器的输出取决于两个单独的触发脉冲(开关位置“ A”或位置“ B”)的施加。

因此,双稳态多谐振荡器可以产生非常短的输出脉冲或更长的矩形输出,其前沿随外部施加的触发脉冲而随时间上升,其后沿取决于第二个触发脉冲,如下所示。
双稳态多谐振荡器波形

在两个稳定状态之间手动切换可能会产生一个双稳态多谐振荡器电路,但不是很实用。下面显示了仅使用一个触发脉冲在两种状态之间切换的一种方法。
顺序开关双稳态多谐振荡器

通过施加单个触发脉冲可在两种状态之间进行切换,这将使触发脉冲的负半部分上的“ ON”晶体管变为“ OFF”,而“ OFF”晶体管变为“ ON”。该电路将通过依次向每个基极施加一个脉冲来顺序切换,这是通过使用偏置二极管作为转向电路的单个输入触发脉冲来实现的。

然后在施加第一负脉冲时切换每个晶体管的状态,并且施加第二脉冲负脉冲将晶体管复位回到它们的原始状态,用作二分频计数器。同样,我们可以去掉二极管,电容器和反馈电阻,并将各个负触发脉冲直接施加到晶体管基极。

双稳态多谐振荡器在许多应用中会产生置位复位SR触发器电路,用于计数电路或用作计算机中的一位存储设备。双稳态触发器的其他应用包括分频器,因为输出脉冲 由于其从单个输入脉冲改变状态而具有的频率恰好是触发输入脉冲频率的一半(  ƒ/ 2)。换句话说,该电路产生分频,因为它现在将输入频率除以两倍(八度)。

TTL / CMOS双稳态多谐振荡器除了由单独的分立元件(例如晶体管)生产双稳态多谐振荡器之外,我们还可以使用常用的集成电路构造双稳态电路。以下电路显示了如何仅使用两个2输入逻辑“与非”门构成基本的双稳态多谐振荡器电路。
NAND门双稳态多谐振荡器

上面的电路向我们展示了如何使用连接在一起的两个与非门形成基本的双稳态多谐振荡器。这种双稳态电路也被称为“双稳态触发器”。手动控制的双稳态多谐振荡器由单刀双掷开关(SPDT)激活,以在输出端产生逻辑“ 1”或逻辑“ 0”信号。

你可能已经注意到,这条电路看起来有点熟悉,这是正确的!这种双稳态开关电路通常被称为SR NAND门触发器,与我们在顺序逻辑教程中回顾过的触发器几乎相同。在该特定教程中,我们看到这种NAND门双稳态构成了出色的“开关去抖动”电路,仅允许一个开关动作来控制其输出。

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王栋春 2020-11-26 16:57:04
复习一下相关知识
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