各種形式的雙穩(wěn)態(tài)電路

在電子電路中。其雙穩(wěn)態(tài)電路的特點(diǎn)是：它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在沒(méi)有外來(lái)觸發(fā)信號(hào)的作用下。電路始終處于原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。由于它具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，故稱為雙穩(wěn)態(tài)電路。在外加輸入觸發(fā)信號(hào)作用下，雙穩(wěn)態(tài)電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。雙穩(wěn)態(tài)電路在自動(dòng)化控制中有著廣泛的應(yīng)用。

圖 1 是用分立元件構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路的基本形式，圖 2 是電路中各點(diǎn)電壓波形。晶體管 PNP 型 V1 、 V2 是二個(gè)反相器。交叉耦合構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路，每個(gè)反相器的輸出端通過(guò)電阻分別耦合到另一個(gè)反相器的輸入端。由于反相器的輸入和輸出信號(hào)是反相的，很容易形成二個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)： V1 截止 V2 導(dǎo)通。這是一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)；反之， V1 導(dǎo)通， V2 截止，這又是一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)； Rc1 、 Rc2 是 V1 、 V2 的負(fù)載電阻， Rk 、 Rk2 是二個(gè)晶體管級(jí)間耦合電阻。為了保證晶體管快速截止，用 RB1 、 RB2 及電源 EB 為各個(gè)晶體管的基極提供反偏置。兩管集電極的 A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)是兩個(gè)輸出端，這種電路一般是對(duì)稱的，即 Rc1=Rc2,RB2=RB2 ，兩管參數(shù)亦應(yīng)相同。

圖 3 是用集成電路與非門構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路 ( 又稱 R-S 觸發(fā)器 ) 。它是由與非門 1 、門 2 交叉耦合組成。它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：一個(gè)是門 1 導(dǎo)通、門 2 截止，輸出端 Q=0 ，ō =1 ；另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)是門 1 截止、門 2 導(dǎo)通，輸出端 Q=1 ，ō =0 。如果不考慮輸入觸發(fā)信號(hào)的作用，當(dāng)門 1 導(dǎo)通，門 2 截止時(shí)， Q 端的低電平反饋到門 2 的輸入端，保證門 2 的截止，同時(shí)ō端的高電平又反饋到門 1 的輸入端，保證門 1 的導(dǎo)通，因而這一穩(wěn)定狀態(tài)得以保持住；同理，門 1 截止，門 2 導(dǎo)通，亦能保持住這一穩(wěn)定狀態(tài)。

假如門 1 導(dǎo)通，門 2 截止，在 S 端施如一負(fù)脈沖，門 1 從導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗?Q 端從 O 變成 1 ，這個(gè)高電平加到門 2 的輸入端，使門 2 從截止變?yōu)閷?dǎo)通， Q 端從高電平變?yōu)榈碗娖?，又反饋到門 1 的輸入端。即使撤除外加的觸發(fā)脈沖，電路也將保持門 1 截止、門 2 導(dǎo)通的穩(wěn)定狀態(tài)。同理。當(dāng)門 l 截止、門 2 導(dǎo)通時(shí)，從 R 端外加一觸發(fā)脈沖，則成了門 1 導(dǎo)通、門 2 截止的另一穩(wěn)定狀態(tài)。

圖 4 是用 D 觸發(fā)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路。 D 觸發(fā)器有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端 Q 與 Q ，可構(gòu)成兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：當(dāng) Q=1 時(shí)，ō =0 ，反之當(dāng) Q=0 時(shí)，ō =1 。圖中將ō端與數(shù)據(jù)端口相連，即構(gòu)成一雙穩(wěn)態(tài)電路。假定此時(shí) D 觸發(fā)器 Q=0 ，ō =1 ，從觸發(fā)端 CL 輸入一正脈沖，觸發(fā)器將 D 端高電平送入觸發(fā)器，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， Q 端變?yōu)?1 、 Q 端變?yōu)?0 。如果撤去外加觸發(fā)信號(hào)，電路就保持在 Q=1 ， Q=0 的穩(wěn)定狀態(tài)。如果再在 CL 端輸入一正脈沖信號(hào)，將 D 端低電平送入觸發(fā)器， Q 為 0 ， Q 為 1 ，電路保持在這一穩(wěn)定狀態(tài)。從圖中可知，此時(shí)的觸發(fā)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路的翻轉(zhuǎn)與置位端 S 、復(fù)位端 R 無(wú)關(guān)。

圖 5 是用 D 觸發(fā)器構(gòu)成的另一種雙穩(wěn)態(tài)路。 S 是置位端，在 S 端加一正電壓，使 D 觸發(fā)器置位， Q=1 ， Q=0 ； R 是復(fù)位端，在 R 端加一正電壓， D 觸發(fā)器復(fù)位， Q=0 ， Q=1 。所以，分別在 S 端、 R 端外加一正電壓后 ( 注意，外加電壓一旦產(chǎn)生作用，須立即撤除 ) ，電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)。該雙穩(wěn)定電路與觸發(fā)端 CL 、數(shù)據(jù)端 D 無(wú)關(guān)。

圖 6 是用十進(jìn)制計(jì)數(shù)／脈沖分配器 CD4017 構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路。電路通電后， VDD 經(jīng) C 、 R 微分后產(chǎn)生一尖峰正脈沖作用于復(fù)位端 R ，迫使 IC 復(fù)位， Yo=1 ， Y1=0 ，這是第一種穩(wěn)定狀態(tài)；若在觸發(fā)端 CL 外加一正脈沖， IC 翻轉(zhuǎn) Yo=0,Y1=l 。這是第二種穩(wěn)定狀態(tài)，即使撤去正脈沖，電路仍保持此狀態(tài)。在 CL 端再外加一正脈沖， IC 又翻轉(zhuǎn) Y1=0 ， Y2=1 ， Y2 端的高電平經(jīng)二極管 D 反饋至 R 端、 IC 復(fù)位， Yo=1 ． Y1=0 ，電路恢復(fù)到第一種穩(wěn)定狀態(tài)。

圖 7 是用集成運(yùn)算放大器 F007 構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路。當(dāng)無(wú)觸發(fā)脈沖時(shí)，輸出由于 D1 、 D2 及正反饋?zhàn)饔?，保持在高電平，處于穩(wěn)定狀態(tài)。如果輸入一正觸發(fā)脈沖，則輸出電壓由高電平，下降到低電平，由于正反鎖與 D2 的作用，自保在低電平上，處于另一穩(wěn)態(tài)。加一負(fù)觸發(fā)脈沖．由于正反饋與 D1 作用，電路又處于高電平保持狀態(tài)。電阻 R2 用來(lái)確定觸發(fā)電平。該圖中輸出的高低電平值，由二極管的管壓降而定。