雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)定義

雙穩(wěn)態(tài)電路一般有一個輸出端和兩個輸入端("+"、"-"端各一個)，當(dāng)輸入端的"+"端有觸發(fā)信號時，輸出端不管原來是什么狀態(tài)，都會立即變?yōu)楦唠娖剑乙恢狈€(wěn)定地輸出高電平。如果當(dāng)輸入端的"-"端有觸發(fā)信號時，輸出端不管原來是什么狀態(tài)，都會立即變?yōu)榈碗娖?，且一直穩(wěn)定地輸出低電平。這就是雙穩(wěn)態(tài)電路。

通俗的說，就是有A和B兩個狀態(tài)位置，你把它撥到A它就一直處于A位置，你把它撥到B它就一直處于B位置，這就是雙穩(wěn)。

此開關(guān)有兩穩(wěn)定的狀態(tài)，無觸發(fā)時是不變的(不動作)，當(dāng)接收到觸發(fā)信號時變?yōu)榱硪粻顟B(tài)，再次接收到觸發(fā)信號時變?yōu)樵瓉硪粻顟B(tài)，如此反復(fù)。

由兩個或非門組成，有兩個輸入端和兩個輸出端

圖一為雙穩(wěn)態(tài)電路，它是由兩級反相器組成的正反饋電路，有兩個穩(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。ic1減小使BG1退出飽和并進入放大狀態(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，BG2將由截止進入放大狀態(tài)，因而產(chǎn)生下列正反饋過程(看下列反饋過程時，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uc1↓，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，則ic1↑，反之當(dāng)BG1基極電位升高時，ic1↓，ic1越來越小，ic2越來越大，最后到達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，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，就可以計算輸入脈沖的個數(shù)，這就是雙穩(wěn)態(tài)電路能夠計算的原理。

雙穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)電路形式有:單邊觸發(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、幾種實用的雙穩(wěn)態(tài)電路

圖三、雙穩(wěn)態(tài)的設(shè)計電路

雙穩(wěn)態(tài)設(shè)計電路見表二

選擇CrRr:RrCr≤1/2fmax,通常Cr為幾十pF;現(xiàn)選Cr=51pF ∴Rr≤1/6×1051×10=3.2k 故選Rr=2.4k

計算Rc:

Rc<Ec/ED tr/CL CL為集電極對地的電容(包括加速電容、分布電容、后級輸入電容);

現(xiàn)設(shè)CL=180pF Rc<12/6 100×10/180×10=1.1kΩ

選擇加速電容CK:

對合金管CK為幾百pF對高頻外延管CK為幾十pF;現(xiàn)選Ck=51pF 計算結(jié)果標(biāo)在圖三中

計算Rk:

為保證可靠截止，應(yīng)滿足: Uces-[(EB+Uces)/(RK+RB)]RKRK]-[(EB+Ubes)/RB]}>[(Ec-Uces)/Rc]+IL 式中:Uces為飽和電壓，對硅管Uces≈(0.3~0.4)V Ubeo為截止管臨界電壓，Ubeo≈0.2V Uco為截止管的集電極電壓，應(yīng)取:Uco=ED+(箝位管正向壓降)IL為雙穩(wěn)電路灌入負(fù)截電流

計算RB:

現(xiàn)選Uces=0.4V,Ubeo=0.2V 0.4-[(12+0.4)/(Rk+RB)]Rk<0.2 ∴RBRK]-[(12+0.7)/RB]>[(12-0.4)/1]+10 ∴RB>12.7RK/(5.7-0.43RK (B) 若選RK=6.8k由(A)算得RB31K，故選RB=39K

選擇電源電壓

圖3為設(shè)計電路，故應(yīng)確定ED、EC、EB;∵采用箝位電路，故選ED≈Um ∴ED=6V，Ec=2ED=12v,Eb=-12

選擇晶體管

若工作頻率高時，應(yīng)選用高速硅開關(guān)管若工作頻率低可選用低頻硅或鍺管;現(xiàn)選3DK，β=50 二極管選用2CK10

工業(yè)用的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)的參數(shù)就比較多。