单稳态触发器是脉冲和数字电路中的基本触发器之一。单稳态触发器的特点是只有一个稳定状态，另外还有一个暂时的稳定状态(暂稳状态)。在没有外加触发信号时，电路处于稳定状态。在外加触发信号的作用下，电路就从稳定状态转换为暂稳状态，并且在经过一段时间后，电路能够自动地回到稳定状态。
单稳态触发器在一个触发脉冲的作用下，能够输出一个具有一定宽度的矩形脉冲，常用在脉冲整形、定时和延时电路中。单稳态触发器可以由晶体管、数字电路或时基电路等构成。
1.晶体管单稳态触发器
晶体管单稳态触发器电路如图9-2所示，由VT1、VT22个晶体管交叉耦合组成。VT1集电极与VT2基极之间由电容C1耦合，正是由于电容的耦合作用，电路具有了单稳态的特性。
图9-2 晶体管单稳态触发器
R4、R3是VT1的基极偏置电阻，R2是VT2的基极偏置电阻，R1、R5分别是两管的集电极电阻。微分电路C2、R6和隔离二极管VD组成触发电路。输出信号可以从2个晶体管的集电极取出，两管输出信号相反。
(1)稳定状态
单稳态触发器处于稳定状态时的情况如图9-3所示。电源+VCC经R2为VT2提供基极偏流Ib2，VT2导通，其集电极电压Uc2=0V;VT1因无基极偏压而截止，其集电极电压Uc1=+VCC，电源+VCC经R1、VT2基极—发射极向电容C1充电，C1上的电压为左正右负，大小等于电源电压+VCC。
图9-3 稳定状态时的情况
(2)暂稳状态
当在单稳态触发器的触发端加上一个触发脉冲Ui时，经C2、R6微分，负触发脉冲通过VD加至导通管VT2基极使其截止，Uc2=+VCC，并通过R4为VT1提供基极偏流Ib1，使VT1导通，Uc1从+VCC下跳为0V。
由于电容C1两端电压不能突变，所以在此瞬间VT2基极电压Ub2将下跳为-VCC，使得VT2在触发脉冲结束之后仍然保持截止状态，这时电路处于暂稳状态，如图9-4所示。
图9-4 暂稳状态时的情况
进入暂稳状态后，电容C1通过VT1集电极-发射极、电源、R2不断放电，放电结束后即进行反向充电，Ub2电位不断上升，如图9-5所示。
图9-5 VT2基极电压的变化
当Ub2达到VT2的导通阈值0.7V时，VT2立即导通，并通过R4使VT1截止，电路自动从暂稳状态回复到稳定状态。
单稳态触发器电路各点工作波形如图9-6所示。输出脉宽TW(即暂稳态时间)由C1经R2的放电时间决定，TW=0.7R2C1。在暂稳态时间，VT2集电极输出一个宽度为TW的正矩形脉冲，VT1集电极则输出一个宽度为TW的负矩形脉冲。
图9-6 单稳态触发器工作波形
2.门电路构成的单稳态触发器
或非门电路和与非门电路都可以构成单稳态触发器。
(1)或非门构成的单稳态触发器
或非门构成的单稳态触发器电路如图9-7所示，由或非门D1、非门D2、定时电阻R和定时电容C组成。或非门单稳态触发器由正脉冲触发，输出一个脉宽为TW的正矩形脉冲。
图9-7 或非门构成的单稳态触发器电路
或非门构成的单稳态触发器工作过程如下。
在单稳态触发器处于稳态时，由于非门D2输入端经R接+VDD，其输出端为“0”，耦合至D1输入端使D1输出端为“1”，电容C两端电位相等，无压降。
当在触发端加入触发脉冲Ui时，或非门D1输出端变为“0”。由于电容C两端的电压不能突变，因此D2输入端也变为“0”，D2输出Uo变为“1”。由于Uo又正反馈到D1输入端形成闭环回路，所以电路一经触发后，即使取消触发脉冲Ui仍能保持暂稳状态。此时，电源+VDD开始经R对C充电。
随着C的充电，D2输入端电位逐步上升。当达到非门D2的转换阈值时，D2输出Uo又变为“0”。由于闭环回路的正反馈作用，D1输出端随即变为“1”，电路回复稳态，直至再次被触发。各点波形如图9-8所示。输出脉宽TW=0.7RC。
图9-8 或非门单稳态触发器电路工作波形
(2)与非门构成的单稳态触发器
与非门构成的单稳态触发器电路如图9-9所示，由与非门D1、非门D2、定时电阻R和定时电容C组成。和或非门单稳态触发器不同的是，定时电阻R不是接 +VDD而是接地。与非门单稳态触发器由负脉冲触发，输出一个脉宽为TW的负矩形脉冲。
在电路处于稳态时，由于非门D2输入端经R接地，其输出Uo为“1”，耦合至D1输入端使D1输出端为“0”，电容C两端电位相等，无压降。
图9-9 与非门构成的单稳态触发器电路
当电路被触发后，D1输出端变为“1”。由于电容C两端的电压不能突变，因此D2输入端也变为“1”，D2输出Uo变为“0”，电路进入暂稳状态。
随着C的充电，D2输入端电位逐步下降，当达到D2的转换阈值时，D2输出Uo又变为“1”，电路回复稳态，直至再次被触发。各点波形如图9-10所示。输出脉宽TW=0.7RC。
图9-10 与非门单稳态触发器电路工作波形
3.D触发器构成的单稳态触发器
D触发器构成的单稳态触发器电路如图9-11所示，R为定时电阻，C为定时电容。D触发器的数据端D接“1”电平(+VDD)，置“1”端S接地，输出端Q经RC定时网络接至置“0”端R。触发脉冲Ui从CP端输入，输出信号Uo由Q端输出。
图9-11 D触发器构成的单稳态触发器电路
D触发器构成的单稳态触发器由正脉冲触发，输出一个脉宽为TW的正矩形脉冲。电路工作过程如下。
在电路处于稳态时，Uo=0。当触发脉冲Ui加至CP端时，Ui上升沿使数据端D的“1”到达输出端Q，电路转换为暂稳态，Uo=1，并经R向C充电。
随着充电的进行，当电容C上的电压达到R端的转换电压时，使D触发器置“0”，Uo=0，电路回复稳态。这时C经R放电，为下一次触发做好准备。Uo的输出脉宽TW=0.7RC，各点波形如图9-12所示。
图9-12 D触发器构成的单稳态触发器电路工作波形
4.时基电路构成的单稳态触发器
时基电路构成的单稳态触发器电路如图9-13所示。RC组成定时网络，时基电路的置“0”端(⑥引脚)和放电端(⑦引脚)并接于定时电容C上端。触发脉冲Ui从时基电路的置“1”端(②引脚)输入，输出信号Uo由③引脚输出。
图9-13 时基电路构成的单稳态触发器电路
时基电路构成的单稳态触发器由负脉冲触发，输出一个脉宽为TW的正矩形脉冲。电路工作过程如下。
在电路处于稳态时，Uo=0，放电端(⑦引脚)导通到地，电容C上无电压。
当负触发脉冲Ui加到时基电路②引脚时，电路翻转为暂稳态，Uo=1，放电端(⑦引脚)截止，电源+VCC开始经R向C充电。
由于C上电压直接接到时基电路的置“0”端(⑥引脚)，当C上的充电电压达到2/3VCC(置“0”端阈值)时，电路再次翻转，回复稳态。Uo的输出脉宽TW=0.7RC，各点波形如图9-14所示。
图9-14 时基电路构成的单稳态触发器电路工作波形
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