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单稳态电路的不同形式及其应用
摘要：
通过对单稳态的介绍，分析单
稳态电路的不同实现方式和相应的暂稳态向稳态转换过
程，在此基础上，根据单稳态电路
的特点，提出了在日常生活和农业生产两种环境中的具
体应用及实现的原理电路。
关键词：
单稳态；暂稳态；
555
。
The Monostable Circuit
and Its Application in Different Forms
0
引言
我
们知道，
因为触发器有两个稳定的状态，
即
0
和
1
，
所以触发器也被称为双稳态电路。
与双稳态电路不同，
单稳态触
发器只有一个稳定的状态。
这个稳定状态要么是
0
，
要么是
1
。
单稳态触发器的工作特点是：①在没有受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器保
持在稳态；②在受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器翻转，进入“暂稳态”
。假
设稳态为
0
，则暂稳态为
1
。③经过一段时间，单稳态触发器从暂稳态返回稳态。单稳态
触
发器在暂稳态停留的时间
t
W
仅仅取决于电路本身的参数
RC
（
t
W
?
RC
）
，如图一的单稳态
输入输出波形图。我们称
t
W
为暂稳态的宽度。
图一
某单稳态电路的输入输出波形图
其实
，单稳态是人们巧妙地应用了电容的充放电特性而实现的特定功能电路。利用单
稳态电路
可以实现实时控制自动恢复、定时控制、延时控制等多种功能。单稳态电路可以
通过逻辑
门电路或
555
定时器等作为基本元件来实现。
1
由逻辑门实现的单稳态电路至集成
74121
我们以某微分型单稳态触发器（图二）为例分析，它包含阻容元件构成的微分电路。
因为
CMOS
门电路的输入电阻很高，所以其输入端可以认
为开路。电容
C
d
和电阻
R
d
构成
一个时间常数很小
的微分电路，它能将较宽的矩形触发脉冲
V
i
< br>变成较窄的尖触发脉冲
V
d
。<
/p>
稳态时，
V
i
等
于
0
，
V
d<
/p>
等于
0
，
V
i
等于
V
DD
，
V
o
等于
0
，
V
o
1
等于
V
DD
，电容
C
两端的电压等
于
0
。触发脉冲到达时，
V
i
大于
V
TH
，
V
d
大于
V
TH
，
V
< br>o
1
等于
0
，
V
i
2
等于
0
，
V
o
等于
V
DD
，
电
容
C
开始充
电，电路进入暂稳态。当电容
C
两端的电压上升到
V
TH
时，即
V
i
2
上升到
V
TH
时，
V
o
等于
0
，电路退出暂稳态，电路的输出恢复到稳态
。显然，输出脉冲宽度等于暂稳态持
续时间。电路退出暂稳态时，已经回到
0
（这是电容
C
d
和电阻
R
d
构成的微分
电路决定的）
，
所以
V
o
1
等于
V
< br>DD
，
V
i
2
等于
V
TH
+
V
DD
，电容
< br>C
通过
G
2
输入端的保护电路迅速放电。当
V
i
2
下
降到
V
DD
时，电路内部也恢复到稳态。
图二
某由逻辑门电路组成的微分型单稳态电路
当然，该电路的一个实际应用就是在其基础上增加一个输入控制电路和一个输出缓冲电路
就可以构成集成单稳态触发器
74121
。
2
555
定时器实现单稳态电路
555
定时器是一种集成电路（图三）
，因集
成电路内部含有三个
5
千欧电阻而得名。利
用
555
定时器可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多
谐振荡器。
555
定时器的引脚说
明如
表一。
图三
集成
555
定时器原理图
表一
555
定时器的引脚说明
NE555
引脚图
1
2
3
GND
TRIG
OUT
电源负极
5
CVOLT
触发
输出
复位
6
7
8
THR
DISC
VCC
控制
阈值
放电
电源正极
4
RESET
将
555
定时器的“
6
”号脚和“
7<
/p>
”号脚接在一起，并添加一个电容
C
和一
个电阻
R
，就
可以构成单稳态触发器（
图四）
。电阻
R
接在电源与“
6
”号脚之间，电容
C
接在“
7
”号脚
和地之间。我们简记为
“七六一搭，下
C
上
R
”
。这个单稳态触发器是负脉冲触发的。稳态
时，这个
单稳态触发器输出低电平。暂稳态时，这个触发器输出高电平。暂稳态的宽度与
“
5
”号脚所处状态有关。
< br>“
5
”号脚悬空时，输出脉冲宽度为
t
W
?
RC
ln
3
（
1
）
“
5
”号脚接控制电压
V
CO
时，输出脉冲宽度为
t
W
?
RC
ln
V
CC<
/p>
V
CC
?
V
CO
（
2
）
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