双稳态开关的工作原理

如题所述

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。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 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

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