双稳态电路
工作原理
图一为双稳态电路,它是由两级反相器组成的正反馈电路,有两个稳定状态,或者是BG1导通、BG2截止;或者是BG1截止、BG2导通,由于它具有记忆功能,所以广泛地用于计数电路、分频电路和控制电路中,
原理,图2(a)中,设触发器的初始状态为BG1导通,BG2截止,当触发脉冲方波从1端输入,经CpRp微分后,在A点产生正、负方向的尖脉冲,而只有正尖脉冲能通过二极管D1作用于导通管BG1的基极是。ic1减小使BG1退出饱和并进入放大状态,于是它的集电极电位降低,经电阻分压器送到截止管BG2的基极,使BG2的基极电位下降,如果下降幅度足够时,BG2将由截止进入放大状态,因而产生下列正反馈过程(看下列反馈过程时,应注意:在图一的PNP电路中,晶体管的基极和集电极电位均为负值,所以uc1↓,表示BG1集电极电位降低,而uc1↑则表示BG1集电极电位升高,当BG1基极电位降低时,则ic1↑,反之当BG1基极电位升高时,ic1↓
ic1越来越小,ic2越来越大,最后到达BG1截止、BG2导通;接差触发脉冲方波从2端输入,并在t=t2时,有正尖脉冲作用于导通管BG2的基极,又经过正反馈过程,使BG1导通,BG2截止。以后,在1、2端的触发脉冲的轮流作用下,双稳电路的状态也作用相应的翻转,如图一(b)所示。
图一、双稳态电路
由上述过程可见:(1)双稳态电路的尖顶触发脉冲极性由晶体管的管型决定:PNP管要求正极性脉冲触发,而NPN管却要求负极性脉冲触发。(2)每触发一次,电路翻转一次,因此,从翻转次数的多少,就可以计算输入脉冲的个数,这就是双稳态电路能够计算的原理。
双稳态电路的触发电路形式有:单边触发、基极触发、集电极触发和控制触发等。
图二给出几种实用的双稳态电路。电路(a)中D3、D4为限幅二极管,使输出幅度限制在-6伏左右;电路(b)中的D5、D6是削去负尖脉冲;电路(C)中的ui1、ui2为单触发,ui为输入触发表一是上述电路的技术指标。
图二、几种实用的双稳态电路
表一 本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/259021.htm |
几种双稳态触发器的技术指标 |
||||
图二 |
(a) |
(b) |
(c) |
(d) |
|
管型 |
二极管 |
2AP3 |
2AP15 |
2AK1C |
2AK17 |
三极管 |
3AX31B |
3AG40 |
3AK20 |
3DK3B |
|
信号电平 |
“0”(无信号)(V) |
0 |
0 |
0 |
+6 |
“1”(有信号)(V) |
-6 |
-6 |
-9 |
0 |
|
工作频率(KHz) |
10 |
600 |
1000 |
8000 |
|
抗干扰电压(V) |
≥1 |
≥1.5 |
≥2 |
0.8-1 |
|
触发灵敏度(V) |
≤4 |
≤4.8 |
≤7 |
2.5 |
|
输出端的吸收能力(mA) |
≤4 |
≤6.7 |
≤2 |
10 |
|
输出端的发射能力(mA) |
≤44 |
≤12 |
≤12 |
7 |
|
输出脉冲的上升时间(μs) |
2 |
≤0.30 |
≤0.1 |
≤0.1 |
|
输出脉冲的下降时间(μs) |
2 |
≤0.36 |
≤0.15 |
≤0.1 |
|
对β值的要求 |
>50 |
50-80 |
60-90 |
>50 |
|
元件参数的允许化 |
△β<10,±5% |
△β<10,±5% |
△β<10,±5% |
△β<10,±5% |
|
电源电压的波动范围 |
±5% |
±5% |
±5% |
±5% |
|
工作温度范围(℃) |
0-40 |
-10-55 |
-20-50 |
-10-55 |
二、双稳态电路的设计
图三、双稳态的设计电路
双稳态设计电路见表二
表二 |
双稳态电路的设计公式及计算实例 |
|
要求 |
(1)输出幅度Um=6V,(2)上升时间,tr≤100nS |
|
步骤 |
计算公式 |
计算实例 |
选择晶体管 |
若工作频率高时,应选用高速硅开关管 |
现选3DK,β=50 |
选择电源电压 |
图3为设计电路,故应确定ED、EC、EB |
∵采用箝位电路,故选ED≈Um |
计算Rc |
Rc<Ec/ED tr/CL |
现设CL=180pF |
计算Rk、RB |
为保证可靠截止,应满足: |
现选Uces=0.4V,Ubeo=0.2V |
选择CrRr |
RrCr≤1/2fmax,通常Cr为几十pF |
现选Cr=51pF |
选择加速电容CK |
对合金管CK为几百pF对高频外延管CK为几十pF |
现选Ck=51pF |
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