單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作原理

當(dāng)輸入Vi保持高電平時，Ci相當(dāng)于斷開。輸入Vi'由于Ri的存在而為高電平Vcc。此時，①若定時器原始狀態(tài)為0，則集電極輸出（7腳）導(dǎo)通接地，使電容C放電、Vc=0，即輸入6腳的信號低于2/3Vcc，此時定時器維持0不變。

②若定時器原始狀態(tài)為1，則集電極輸出（7腳）對地斷開，Vcc經(jīng)R向C充電，使Vc電位升高，待Vc值高于2/3Vcc時，定時器翻轉(zhuǎn)為0態(tài)。

結(jié)論：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器正常工作時，若未加輸入負脈沖，即Vi保持高電平，則單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出Vo一定是低電平。

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作過程分為下面三個階段來分析，圖6-7為其工作波形圖：

①觸發(fā)翻轉(zhuǎn)階段：

輸入負脈沖Vi到來時，下降沿經(jīng)RiCi微分環(huán)節(jié)在Vi'端產(chǎn)生下跳負向尖脈沖，其值低于負向閥值（1/3Vcc）。由于穩(wěn)態(tài)時Vc低于正向閥值（2/3Vcc），固定時器翻轉(zhuǎn)為1，輸出Vo為高電平，集電極輸出對地斷開，此時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進入暫穩(wěn)狀態(tài)。

②暫態(tài)維持階段：

由于集電極開路輸出端（7腳）對地斷開，Vcc通過R向C充電，Vc按指數(shù)規(guī)律上升并趨向于Vcc。從暫穩(wěn)態(tài)開始到Vc值到達正向閥值（2/3Vcc）之前的這段時間就是暫態(tài)維持時間tpo 。

③返回恢復(fù)階段：

當(dāng)C充電使Vc值高于正向閥值(2/3Vcc）時，由于Vi'端負向尖脈沖已消失 ，Vi'值高于負向閥值（1/3Vcc），定時器翻轉(zhuǎn)為0，輸出低電平，集電極輸出端（7腳）對地導(dǎo)通，暫態(tài)階段結(jié)束。C通過7腳放電，使Vc值低于正向閥值（2/3Vcc），使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。

如圖6-7所示，其中R、C為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時元件，它們的連接點Vc與定時器的閾值輸入端（6腳）及輸出端Vo'（7腳）相連。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tpo=1.1RC。

Ri、Ci構(gòu)成輸入回路的微分環(huán)節(jié)，用以使輸入信號Vi的負脈沖寬度tpi限制在允許的范圍內(nèi)，一般tpi>5RiCi，通過微分環(huán)節(jié)，可使Vi'的尖脈沖寬度小于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖寬度tpo。若輸入信號的負脈沖寬度tpi本來就小于tpo，則微分環(huán)節(jié)可省略。

定時器復(fù)位輸入端（4腳）接高電平，控制輸入端Vm通過0.01uF接地，定時器輸出端Vo（3腳）作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的單穩(wěn)信號輸出端。

利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特性可以實現(xiàn)脈沖整形，脈沖定時等功能。

1.脈沖整形

利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能產(chǎn)生一定寬度的脈沖這一特性，可以將過窄或過寬的輸入脈沖整形成固定寬度的脈沖輸出。

圖6-9所示的不規(guī)則輸入波形，經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處理后，便可得到固定寬度、固定幅度，且上升、下降沿陡峭的規(guī)整矩形波輸出。

2.脈沖定時：

若將單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出Vo接至與門的一個輸入腳，與門的另一個輸入腳輸入高頻脈沖序列Vf。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入負向窄脈沖到來時開始翻轉(zhuǎn)，與門開啟，允許高頻脈沖序列通過與門從其輸出端VAND輸出。經(jīng)過tpo定時時間后，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，與門關(guān)閉，禁止高頻脈沖序列輸出。由此實現(xiàn)了高頻脈沖序列的定時選通功能。

此電路可用在一些自動控制系統(tǒng)中。電阻R1、R2組成分壓電路，為運放A1負輸入端提供偏置電壓U1，作為比較電壓基準。靜態(tài)時，電容C1充電完畢，運放A1正輸入端電壓U2等于電源電壓V ，故A1輸出高電平。當(dāng)輸入電壓Ui變?yōu)榈碗娖綍r，二極管D1導(dǎo)通，電容C1通過D1迅速放電，使U2突然降至地電平，此時因為U1>U2，故運放A1輸出低電平。當(dāng)輸入電壓變高時，二極管D1截止，電源電壓R3給電容C1充電，當(dāng)C1上充電電壓大于U1時，既U2>U1，A1輸出又變?yōu)楦唠娖?，從而結(jié)束了一次單穩(wěn)觸發(fā)。顯然，提高U1或增大R2、C1的數(shù)值，都會使單穩(wěn)延時時間增長，反之則縮短。

如果將二極管D1去掉，則此電路具有加電延時功能。剛加電時，U1>U2，運放A1輸出低電平，隨著電容C1不斷充電，U2不斷升高，當(dāng)U2>U1時，A1輸出才變?yōu)楦唠娖健?/p>

01

觸發(fā)器實現(xiàn)波形整形及脈沖延時的研究-施密特觸發(fā)器

掌握使用集成門電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器的基本方法。了解集成施密特觸發(fā)器的使用。掌握施密特觸發(fā)器在波形整形電路中的作用。

課時

學(xué)時分配： 2學(xué)時

02

觸發(fā)器實現(xiàn)波形整形及脈沖延時的研究-單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

掌握使用集成門電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的基本方法。了解集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的使用。掌握微分輸入電路和微分定時電路的應(yīng)用，掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在電路中的延時與定時作用。

課時

學(xué)時分配： 2學(xué)時

03

555集成定時器的應(yīng)用-多諧振蕩器

掌握555定時器使用方法及工作原理；熟悉多諧振蕩器的工作特點和典型應(yīng)用；掌握555定時器構(gòu)成多諧振蕩器電路的方法；掌握定時元件R、C與脈沖周期與寬度的關(guān)系。了解電子賀卡圣誕樹的設(shè)計。

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04

555集成定時器的應(yīng)用-單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與施密特觸發(fā)器

掌握555定時器使用方法及工作原理；熟悉施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點和典型應(yīng)用；掌握555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的原理以及參數(shù)測試方法。

課時

學(xué)時分配： 2學(xué)時

05

數(shù)據(jù)選擇和譯碼顯示

掌握雙4選1數(shù)據(jù)選擇器的功能和應(yīng)用方法。掌握二進制譯碼器的輸入輸出特點以及應(yīng)用、掌握七段顯示譯碼器及數(shù)碼管的功能和使用方法。掌握二進制計數(shù)器的輸出波形時序測試方法以及應(yīng)用。了解利用數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器等進行數(shù)據(jù)動態(tài)顯示的原理以及電路設(shè)計方法。掌握設(shè)計基于數(shù)選電路的簡易交通燈電路。

課時

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06

電子秒表-異步計數(shù)器

掌握異步2-5-10進制計數(shù)器的應(yīng)用，掌握異步2-6分頻計數(shù)器的應(yīng)用，掌握靜態(tài)顯示譯碼電路的應(yīng)用。

課時

學(xué)時分配： 2學(xué)時

07

電子秒表-電子秒表電路設(shè)計

掌握時鐘產(chǎn)生電路設(shè)計、掌握啟動和停止電路設(shè)計。掌握電子秒表電路的設(shè)計原理，掌握各部分電路的測試方法。

課時

學(xué)時分配： 2學(xué)時

08

數(shù)字電路綜合實驗總結(jié)

掌握數(shù)字電路實驗的方法與技能，了解數(shù)字電路的綜合應(yīng)用方法。

課時

學(xué)時分配： 2學(xué)時

09

數(shù)字電路綜合實驗考核

掌握數(shù)字電路實驗的方法與技能，掌握常用組合與時序邏輯電路的綜合應(yīng)用方法。

課時

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超聲波測距儀由超聲波發(fā)生電路、超聲波接收放大電路、計數(shù)和顯示電路組成。

超聲波發(fā)生電路為超聲波發(fā)生電路。雙定時器EN556(U2b)組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。R6和C6構(gòu)成微分電路，其作用是：當(dāng)按鍵S2按下時，低電平變成正負尖頂脈沖，經(jīng)過VD1得到負尖頂脈沖，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。單穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)輸出的高電平持續(xù)約1 ms，即tw≈1．1R5C5≈1 ms。EN556(U2n)組成多諧振蕩器，接地電阻測試儀振蕩頻率f1=1/T1≈1/{0．7[(R1 R2) 2(R3 R4)]C3≈40 kHz。該振蕩器振蕩受單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出電平控制。當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出高電平時，多諧振蕩器產(chǎn)生振蕩，EN556的引腳5輸出約40個頻率為40 kHz、占空比約50%的矩形脈沖。考慮到多諧振蕩器起振階段不穩(wěn)定，因此設(shè)計輸m脈沖數(shù)較多。若輸出脈沖數(shù)太少，則發(fā)射強度小，測量距離短。但脈沖數(shù)過多，發(fā)射持續(xù)時間長，在距離被測物較近時，脈沖串尚未發(fā)射完，這樣導(dǎo)致先發(fā)射出的脈沖產(chǎn)生的回波將到達接收端，影響測距結(jié)果，造成測距盲區(qū)增大。(U1)的U1a~U1e組成超聲波脈沖驅(qū)動電路，可提高驅(qū)動超聲波發(fā)送傳感器的脈沖電壓幅值，有效進行電/聲轉(zhuǎn)換，增強發(fā)射超聲波的能力，增大測量距離。40 kHz脈沖串的一路經(jīng)U1a反相，再經(jīng)由U1b和U1e并聯(lián)的反相器反相；其另一路經(jīng)南U1c和U1d并聯(lián)的反相器反相。 解讀詞條背后的知識 jokerli35 個人娛樂，希望能帶給你開心與知識

電子DIY項目：帶顯示的超聲波測距儀

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