用集成门电路构成的单稳态触发器

数字电路--单稳态触发器

（2）构成微分电路的条件

2．积分电路

（1）电路和工作原理

二、单稳态触发器

1．门电路构成的单稳态触发器

（1）微分型单稳态触发器

积分型单稳态电路要求触发脉冲信号宽度大于输出脉冲宽度。采用窄脉冲触发的积分型单稳态电路，对输入脉冲的宽度没有这种限制。 2．集成单稳态触发器

（1）非重触发的集成单稳态触发器

单稳态触发器在外界触发信号作用下进入暂稳态。在暂稳态期间，外界再输入触发信号，并不影响电路的暂稳态。只有当暂稳态过程结束，电路又进入原来的稳态之后，新的触发信号才能使电路再次进入暂稳态，即暂稳态持续时间tW是不变的，这就是非重触发单稳态电路。

（2）可重触发单稳态触发器

可重触发单稳态电路与非重触发的集成单稳态触发器不一样，当外界输入触发信号使电路进入暂稳态之后，输入新的触发信号就可延长暂稳态的持续时间，输出脉宽可任意展宽。

常用电磁型继电器的类型及作用

电磁型继电器是传统继电保护中的基本原件，也反应于某一个类型的电气量而动作，具体有如下几种类型：

1．中间继电器

中间继电器的主要作用是，当继电保护系统中需要同时闭合或断开几个回路，或要求比较大的触点容量动作于跳闸等情况时，用中间继电实现信号的扩展和转换，按接线方式分，可分为两种情况，一种是线圈与电压回路并联（并联线圈），另一种是与电流回路串联（串联回路）。

中间继电器一般都是按电磁原理构成。在结构上，中间继电器一般包括电磁铁、线圈、衔铁、动触点、静触点、反作用弹簧及铁芯等构件，其中磁导体有“∏”或“Ш”等形式。其作用原理是线圈上电后，电磁铁将产生电磁力吸合衔铁，衔铁带动常开或常闭触点，使其闭合或断开，当外加电压消失后，反作用弹簧将拉动衔铁使其复归原位。

除了电磁式直流中间继电器外，还有交流型的中间继电器，与直流型中间继电器相比，这种继电器可以直接接入电流互感器的二次回路中，接入与否可由其他继电器的触点来控制。因其直接串接在电流回路中，故有时也称串联中间继电器。其动作原理与直流中间继电器一样，均遵循电磁作用原理。但在内部构件上，它增加了桥式整流器和饱和变流器，因此，经桥式整流器和变流器后，作用在中间继电器线圈上的电流仍然是直流。

9.4.2 集成单稳态触发器

集成单稳态触发器既有TTL型集成电路，如74121、74122等，也有CMOS

型集成电路，如CC14528、CC4098等。同时，根据器件工作特性的不同，集成

单稳态触发器又可分为不可重复触发型和可重复触发型两类。

★ 不可重复触发型的单稳态触发器，指其输出一旦被触发，进入暂稳态期

间，如果再有新的触发信号输入，也不会影响电路的工作过程，必须等暂稳态结

束，电路重新进入稳态后，电路才能接受新的触发信号，出现下一次暂稳态。

★ 可重复触发型的单稳态触发器则不同，在电路暂稳态期间，如果再有新

的触发信号输入，电路将被重新出发，使得输出暂稳态时间延长，以新的触发信

号为起点，再维持一个脉冲宽度 的时间。

这两种类型的单稳态触发器的工作波形如图9.4.3所示。

图9.4.3 不可重复触发型和可重复触发型的单稳态触发器的工作波形

（a）不可重复触发型 （b）可重复触发型

一．不可重复触发型单稳态触发器74121/54121

1. 逻辑符号和管脚分析

74121和54121是典型的不可重复触发型单稳态触发器，两者主要在使用温

度、外接电阻大小和使用电源范围等方面有差异，其芯片封装图和逻辑符号相同，

如图9.4.4所示。

图9.4.4 不可重复触发型单稳态触发器74121/54121

（a）芯片封装图 （b）逻辑符号 Wt★ 由图9.4.4（a）可知：

74121和54121都是DIP（双列直插）14管脚的芯片，其中，14、7管脚为

电源端，2、8、12、13管脚为空管脚（标注 ），没有任何功能。剩余8个

管脚均为功能端。

★ 图9.4.4（b）为74121/54121的逻辑符号，其上标注了8个功能端的使

用特点。

◆ 2个输出端 状态互补，电路正常工作，出现输入激励信号时，

两端同时输出暂稳态，且电平相反。

◆ 6个输入端中， 是逻辑信号输入端。其中：

是低有效的触发信号输入端， 是高有效的触发信号输入端，

门电路构成的单稳态触发器及典型应用分析

单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。当外加触发信号时，单稳态触发器从稳定状态转换到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，由于电路中所包含的电容元件的充放电作用，电路自动返回到稳定状态，因此这种电路称为“单稳”。暂稳态维持的时间取决于电路本身的参数，而与外触发信号的宽度无关。

根据单稳态触发器的这些特点，数字系统常用它构成整形、脉冲展宽、延时和定时（产生一定宽度的方波）等电路。

【项目任务】

一、门电路构成的单稳态触发器

1．电路结构

由门电路和RC元件组成的单稳态触发器电路形式较多。一个电阻和一个电容元件可以组成积分电路或者微分电路，因此，由门电路和RC元件可组成积分型单稳态触发器和微分型单稳态触发器。图9.10所示电路就是微分型单稳态触发器的电路形式之一。电路中电阻R的值小于门电路的关门电阻值，即R

图9.10 微分型单稳态触发器

2．工作原理定性分析

分析单稳态触发器的工作原理，就是分析如何在外触发信号的作用下，电路由稳态进入暂稳态，然后又如何在电容充放电的作用下，自动返回到稳定状态。

（1）在图9.10所示电路中，输入信号uI在稳态下为高电平。考虑到R

（2）假设在t1时刻，输入端有一负脉冲信号出现，即外加触发信号开始作用，则与非门G1的输出uo1变为高电平。由于电容C两端的电压不能突变，故uI2随uo1跳变为高电平，uo C G1 C2

1 1

R uo1 uI uI2 uo跳变为低电平。该低电平反馈到G1的输入端，使uo1仍维持在高电平。电路处于uo1为高电平、uo为低电平的暂稳状态。

在暂稳态期间，经电容C和电阻R到地形成充电回路，电容C开始充电，随着充电过程的进行，uI2逐渐下降。当接近门电路的阈值电压UTH时（设此时触发脉冲已消失），出现下述正反馈过程。

此正反馈的结果，使电路自动返回到uo1为低电平，uo为高电平的稳定状态。电容开始放电，为下一次触发作准备。

. 数字电路

@:——67—— 实验十七 单稳态触发器与施密特触发器

一、实验目的

1. 掌握门电路组成单稳态触发器的方法。

2. 熟悉数字单稳态触发器的逻辑功能及其使用方法。

3. 熟悉数字集成施密特触发器的性能及其功能。

二、实验原理

1. 单稳态触发器具有以下特点：

①电路只有一个稳态、一个暂稳态。

②在外来触发信号的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。

③暂稳态是一个不能长久保持的状态，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到原态。暂稳态的持续时间取决于RC电路的参数值。

由于单稳态触发器具有以上这些特点，它被广泛的应用于脉冲波形的变换与延时中。单稳态电路有微分型与积分型两大类，这两类触发器对触发脉冲的极性与宽度有不同的要求。

（1）微分型单稳态触发器

它的两个逻辑门是由RC耦合的，而RC电路为微分电路的形式，故称为微分型单稳态触发器。它可由与非门或或非门电路构成，这里我们只看由与非门组成的情况，电路图如下所示：

图17-1 微分型单稳态触发器

该电路是负脉冲触发。其中，Rp、Cp构成输入端微分直流电路。R、C构成微分型定时电路，定时元件R、C的取值不同，输出脉宽tw也不同，tw≈（0.7~1.3）RC。与非门，G3起整形、倒相的作用。

下面图17-2为微分型单稳态触发器各点的波形图，一般说来，单稳态触发器有以下几种状态：

①没有触发信号（t

②外加触发信号（t=t1时刻），电路由稳态翻转到暂稳态。

③持续暂稳态一段时间， t1

④当t=t2时，电路由暂稳态自动翻转。 . 数字电路