8.1 单稳态触发器解析

单稳态触发器特点：电路有一个稳态、一个暂稳态。

在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。

暂稳态不能长久保持，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。

暂稳态的持续时间取决于RC电路的参数值。

单稳态触发器的这些特点被广泛地应用于脉冲波形的变换与延时中。

一、门电路组成的微分型单稳态触发器1. 电路组成及工作原理微分型单稳态触发器可由与非门或或非门电路构成，如下图。

与基本RS触发器不同,(a)由与非门构成的微分型单稳态触发器 (b)由或非门构成的微分型单稳态触发图6.7微分型单稳态触发器构成单稳态触发器的两个逻辑门是由RC耦合的，由于RC电路为微分电路的形式，故称为微分型单稳态触发器。

下面以CMOS或非门构成的单稳态触发器为例，来说明它的工作原理。

⑴ 没有触发信号时，电路处于一种稳态没有触发信号时，为低电平。

由于门输入端经电阻R接至，因此为低电平; 的两个输入均为0，故输出为高电平，电容两端的电压接近0V，这是电路的“稳态”。

在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：, 。

⑵ 外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态当时，的输出由1 0，经电容C耦合，使,于是的输出v02 =1, 的高电平接至门的输入端，从而再次瞬间导致如下反馈过程：这样导通截至在瞬间完成。

此时，即使触发信号撤除（），由于的作用，仍维持低电平。

然而，电路的这种状态是不能长久保持的，故称之为暂稳态。

暂稳态时，，。

⑶ 电容充电，电路由暂稳态自动返回至稳态在暂稳态期间，电源经电阻R和门的导通工作管对电容C充电，随着充电时间的增加增加，升高，使时，电路发生下述正反馈过程（设此时触发器脉冲已消失）：迅速截止，很快导通，电路从暂稳态返回稳态。

, 。

暂稳态结束后，电容将通过电阻R放电，使C上的电压恢复到稳定状态时的初始值。

在整个过程中，电路各点工作波形如图6.8所示。

图6.8 微分型单稳态触发器各点工作波形2. 主要参数的计算(1) 输出脉冲宽度暂稳态的维持时间即输出脉冲宽度，可根据的波形进行计算。

单稳态触发器有哪些_单稳态触发器工作原理介绍
单稳态触发器工作特点①电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。

②在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;
③由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。

暂稳态的持续时间仅取与RC参数值有关。

单稳态触发器分类按电路形式不同：
1、门电路组成的单稳态触发器
2、MSI集成单稳态触发器
3、用555定时器组成的单稳态触发器
工作特点划分：
1、不可重复触发单稳态触发器
2、可重复触发单稳态触发器电
单稳态触发器工作原理当输入Vi保持高电平时，Ci相当于断开。

输入Vi‘由于Ri的存在而为高电平Vcc。

此时，①若定时器原始状态为0，则集电极输出（7脚）导通接地，使电容C放电、Vc=0，即输入6脚的信号低于2/3Vcc，此时定时器维持0不变。

②若定时器原始状态为1，则集电极输出（7脚）对地断开，Vcc经R向C充电，使Vc 电位升高，待Vc值高于2/3Vcc时，定时器翻转为0态。

结论：单稳态触发器正常工作时，若未加输入负脉冲，即Vi保持高电平，则单稳态触发器的输出V o一定是低电平。

单稳态触发器的工作过程分为下面三个阶段来分析，图为其工作波形图：
①触发翻转阶段：
输入负脉冲Vi到来时，下降沿经RiCi微分环节在Vi’端产生下跳负向尖脉冲，其值低于负向阀值（1/3Vcc）。

由于稳态时Vc低于正向阀值（2/3Vcc），固定时器翻转为1，输出V o为高电平，集电极输出对地断开，此时单稳态触发器进入暂稳状态。

②暂态维持阶段：。

课题: 单稳态触发器课时: 讲/练二课时（1）教学要求:（2）理解单稳态触发器的工作原理；（3）掌握输出波形周期的估计。

教学过程:一、微分型单稳态触发器单稳态触发器的功能特点: 只有一个稳定状态的触发器。

如果没有外来触发信号, 电路将保持这一稳定状态不变。

只有在外来触发信号作用下, 电路才会从原来的稳态翻转到另一个状态。

但是, 这一状态是暂时的, 故称为暂稳态, 经过一段时间后, 电路将自动返回到原来的稳定状态。

功能: 常用于脉冲的整形和延时。

电路组成:vo经过R、C组成的微分电路, 耦合到门G2的输入端, 故称微分型单稳态电路。

2）工作原理:3）1）电路的稳态: 无触发信号输入时, vI为高电平。

由于电阻R很小, B端相当于接地, 门G2的输入信号为低电平0, vo输出高电平1态。

电路的暂稳态: 当输入端A加入低电平触发信号时, 门G1的输出为高电平1, 通过电容C耦合, 门G2的输入信号为高电平1, vo输出低电平0态。

暂稳态期间：vo1高电平对C充电, 使B端的电平也逐渐下降。

自动恢复为稳态：当B端的电平下降到关门电平时, 门G2关闭, 输出电压又上跳为高电平。

输出脉冲宽度: TW≈0.7RC。

二、集成单稳态触发器－CT74121（一）外引线排列及引出端符号Q: 暂稳态正脉冲输出端；Q: 暂稳态负脉冲输出端；TR＋: 为正触发（上升沿触发）输入端；TR一A.TR一B: 两个负脉冲（下降沿触发）输入端；Cext: 为外接电容端；Rint: 为内电阻端；Rext/Cext: 为外接电阻和电容的公共端；Vcc、GND.NC。

（二）逻辑功能及简要说明1.外引线排列图:2.输出脉冲宽度TW由定时元件R、C决定。

TW≈0.7RC。

作业: P26713－9、13－10。

单稳态触发器的基本原理
单稳态触发器是一种具有两个稳态的电子电路，输入一个触发信号时，输出在一段时间内保持在一个稳态，然后恢复到另一个稳态。

基本原理如下：
1. 单稳态触发器由至少一个双稳态器和一个触发器组成。

双稳态器具有两个稳态，分别为Set（置位）和Reset（复位）。

2. 当输入触发信号为高电平时，触发器处于Set稳态，输出为高电平。

当输入信号回到低电平，触发器的状态不会改变。

3. 当输入触发信号为低电平时，触发器处于Reset稳态，输出为低电平。

当输入信号回到高电平，触发器的状态不会改变。

4. 通过根据上述两个稳态的状态转移规则，输入信号的变化会导致触发器状态的切换，从而改变输出信号的状态。

5. 单稳态触发器可以设置一个固定的时间延迟，当输入触发信号改变时，触发器会在一段固定的时间后恢复到另一个稳态。

6. 单稳态触发器的具体实现方式有很多，比如基于门电路的实现（如SR触发器、D触发器等）和基于集成电路的实现（如555定时器等）。

总之，单稳态触发器通过输入信号的变化从一个稳态切换到另一个稳态，以实现一段固定的时间延迟，并输出变化后的信号状态。

单稳态触发器概述单稳态触发器（Monostable Multivibrator），又称单谐振触发器或单稳态多谐振器，是一种基本的数字电路元件。

它在输入触发信号的边沿出现时，会在一定的时间间隔内产生一个输出脉冲。

单稳态触发器有广泛的应用，特别是在数字电路中的计算机系统、通信系统和控制系统中，扮演着重要的角色。

工作原理单稳态触发器由一个RS触发器加上一个RC电路组成。

当输入端的触发信号进行边沿触发时，RS触发器的状态发生改变，导致输出信号产生脉冲。

而RC电路则决定了脉冲的宽度。

触发信号在上升沿或下降沿时，通过一个比较器来将信号转换为高电平或低电平。

触发信号的上升沿或下降沿引起比较器输出瞬时反转，导致RS触发器的状态发生改变。

RS触发器的状态改变会导致输出脉冲的产生。

在输出脉冲的持续时间方面，RC电路起到了关键的作用。

RC电路由一个电阻和一个电容组成，当输入端的触发信号引起RS触发器状态改变时，电容开始充电，通过选择合适的电阻和电容值，可以控制电容充电的时间，从而控制输出脉冲的持续时间。

应用单稳态触发器在数字电路中有着广泛的应用。

常见的应用包括： 1. 脉冲生成器：单稳态触发器能够生成一定宽度的脉冲信号，可以用于时序控制和时序检测。

2. 边沿检测器：单稳态触发器可以检测输入信号的边沿，用于时序检测。

3. 延时器：通过调整RC电路的参数，可以实现不同的延时效果，在单片机、微控制器等系统中常用于延时应用。

4. 脉宽测量器：利用单稳态触发器的特性，可以对输入信号的脉冲宽度进行测量。

优点和缺点单稳态触发器具有以下优点： - 可靠性高：由于是基于硅片制造的集成电路，因此具有高可靠性和稳定性。

- 可控性强：通过调整RC电路的参数，可以灵活控制输出脉冲的宽度和时间间隔。

- 适用范围广：可以应用于不同的数字电路设计中，满足不同的需求。

然而，单稳态触发器也存在一些缺点： - 成本较高：由于是集成电路，制造工艺复杂，因此成本相对较高。

单稳态触发器特点及应用单稳态触发器是一种基本的数字逻辑电路元件。

它有着独特的特点和广泛的应用。

单稳态触发器有两个稳定的状态，分别被称为"稳定1态"和"稳定0态"。

当输入信号发生边沿变化时，触发器会产生一次性的输出脉冲，将自己的状态从一个稳定状态转换至另一个稳定状态，然后再次保持在此状态，直到下一个输入信号的到来。

单稳态触发器有以下特点：1. 基本功能：单稳态触发器可以将一个瞬时的输入信号转换为一个确定的固定时间宽度的输出脉冲。

这个输出脉冲的时间宽度由触发器内部的电路元件和外部的电容、电阻等元件决定。

2. 稳定的状态：单稳态触发器有稳定1态和稳定0态两种状态，这两种状态之间可以通过输入信号触发器的边沿变化来转换。

3. 输出脉冲：在输入信号变化时，单稳态触发器会产生一次性的输出脉冲。

这个脉冲的宽度是固定的，不受输入信号变化的时间长短影响。

4. 延迟时间：单稳态触发器具有一个延迟时间，即输入信号发生变化到输出脉冲出现的时间间隔。

这个延迟时间是固定的，不受输入信号的频率和幅度的影响。

单稳态触发器有广泛的应用：1. 脉冲生成：单稳态触发器可以将一个瞬态输入信号转换为一个固定宽度的脉冲。

这个功能在很多电子设备中都有应用，例如数字逻辑电路中的时序控制、计数器的启动、断电、复位等。

2. 时序控制：单稳态触发器可以用来实现时序控制。

通过控制输入信号的变化时间和触发器自身的延迟时间，可以实现对电路的时序控制，例如在特定时间间隔内产生脉冲或者使特定电路模块按照固定的顺序工作。

3. 双稳态触发：单稳态触发器可以用来实现双稳态触发器。

通过将两个单稳态触发器串联，可以构建一个双稳态触发器。

在数字电路中，双稳态触发器用来存储和传输数字信号。

4. 电路保护：单稳态触发器可以用于电路保护。

当输入信号超过设定的阈值电平时，触发器会产生输出脉冲作为保护信号，告知其他电路模块需要停止工作或者采取其他保护措施。

单稳态触发器的工作特点
单稳态触发器是一种能够保持在唯一的稳态状态上的触发器。

其工作特点如下：
1. 稳态和触发态：单稳态触发器有两个状态，一个是稳态（也称为非触发态或重置态），另一个是触发态。

在稳态下，输出保持在一个稳定的电平上，不随输入变化而改变；在触发态下，输出发生瞬时的变化，并且在一个确定的时间后返回到稳态。

2. 触发条件：单稳态触发器只有在特定的触发条件下才会从稳态转换为触发态。

触发条件可以是输入信号的上升沿或下降沿，也可以是特定的电平。

3. 触发时间：一旦触发条件满足，单稳态触发器会进入触发态，并且在一个预定的时间内保持在触发态。

这个时间被称为触发时间或宽度。

触发时间可以通过外部电路或内部元件的设置来确定。

4. 稳定时间：一旦触发时间结束，单稳态触发器会返回到稳态。

在返回到稳态的过程中，触发器处于稳定时间。

稳定时间是触发器从触发态恢复到稳态的时间间隔。

5. 适用性：单稳态触发器可用于各种数字电路应用中，如脉冲时序生成、电平提升和电平跟踪等。

它们可以将来自外部输入的突发事件变换为固定宽度且可控的脉冲输出。

总之，单稳态触发器是一种能够维持在稳态和触发态之间切换的触发器。

它们具有固定的触发时间和稳定时间，并且在满足特定触发条件时会从稳态转换为触发态。

单稳态触发器与施密特触发器原理及应用1.单稳态触发器的原理：单稳态触发器，也称为单稳多谐振荡器，是一个能够在输入信号发生变化时，产生一个固定时间的输出脉冲的元件。

它有两个稳态，一个是触发态，另一个是稳定态。

在触发态时，输出保持一个较低的电平；在稳定态时，输出保持一个较高的电平。

当输入信号发生变化时，触发器进入触发态并产生一个固定宽度的输出脉冲，然后返回稳定态。

单稳态触发器的原理是通过RC电路的充放电过程实现的。

当输入信号变为高电平时，电容开始充电，直到电压达到了触发器的门限电压。

这时，触发器进入稳定态。

而当输入信号变为低电平时，电容开始放电，直到电压降到触发器的触发电平。

这时，触发器进入触发态并产生一个固定宽度的输出脉冲。

2.单稳态触发器的应用：-消抖器：将机械开关产生的抖动信号转换为一个稳定的输出信号。

-一次性多谐振荡器：使用单稳态触发器的稳定脉冲输出来控制多谐振荡器的频率，实现一个稳定的脉冲输出。

-电平传递：将一个短时脉冲信号转换为一个稳定的电平信号输出。

3.施密特触发器的原理：施密特触发器，又称为滞回比较器，是一种具有正反馈的比较器。

它的输入信号必须经过两个不同的阈值电平才能改变输出状态。

施密特触发器有两个稳态，一个是高稳态，另一个是低稳态。

当输入信号超过上阈值电平时，触发器从低稳态切换到高稳态；当输入信号低于下阈值电平时，触发器从高稳态切换到低稳态。

施密特触发器的原理是利用正反馈产生滞回特性。

当输入信号超过上阈值电平时，正反馈会加强这个变化，使得输出电平更快地从低电平切换到高电平。

而当输入信号降低到下阈值电平时，正反馈会加强这个变化，使得输出电平更快地从高电平切换到低电平。

4.施密特触发器的应用：施密特触发器常用于数字信号处理中的滤波和门控电路等应用。

具体应用包括：-模数转换器：将模拟信号转换为数字信号时，需要滤除输入信号中的噪声和抖动。

施密特触发器可以用来实现这个滤波功能。

-数字信号选择器：当多个数字信号输入时，施密特触发器可以用来实现对一些信号的优先级选择。

触发器在实际的数字系统中往往包含大量的存储单元，而且经常要求他们在同一时刻同步动作，为达到这个目的，在每个存储单元电路上引入一个时钟脉冲（CLK）作为控制信号，只有当CLK到来时电路才被“触发”而动作，并根据输入信号改变输出状态。

把这种在时钟信号触发时才能动作的存储单元电路称为触发器，以区别没有时钟信号控制的锁存器。

根据逻辑功能的不同特点，把触发器分为RS、JK、T、D等几种类型。

单稳态电路输出只有一个稳定状态，触发翻转后经过一段时间会回到原来的稳定状态，一般作固定脉冲宽度整形。

但由于这种电路必须具备在外部脉冲作用下，输出能产生一个具有恒定宽度和幅度的矩形脉冲，也就是使输出从原始状态翻转为另一种状态，但这是一个暂态现象，经过一段时间后，有回到初始状态，叫单稳态。

双稳态电路有两个稳定状态，触发翻转后会一直保持，有记忆效用，一般作存储器或计数器。

多谐振荡器可以直接产生矩形脉冲信号，它有两个稳定状态，在没有外来触发信号的作用下。

电路始终处于原来的稳定状态。

由于它具有两个稳定状态，故称为双稳态电路。

在外加输入触发信号作用下，双稳态电路从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。

施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。

多谐振荡器是没有稳定状态的输出，一旦给电就会在输出端得到不停变换的0和1，变换的频率决定于电阻电容的参数。

多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。

555定时器可以组成多谐振荡器，用石英晶体也定时器可以组成多谐振荡器。

石英晶体振荡器的特点是f o的稳定性极好。

单稳态和施密特可以对波形信号进行变换和整形施密特触发器和单稳态触发器，虽然不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，为数字系统提供标准的脉冲信号。

单稳态触发器工作原理
单稳态触发器是一种具有稳态和非稳态两种工作状态的数字逻辑电路。

在非稳态时，输入引发了一次输出。

在稳态时，输入不会引发输出，除非在输入发生变化时。

单稳态触发器可以用于生成延时脉冲、消除毛刺、处理不稳定的输入信号等应用。

单稳态触发器通常由两个互补的非门（也称为反相器）组成。

一个非门的输出连接到另一个非门的输入，并将该输入与一个稳态输入连接在一起。

这个稳态输入决定了单稳态触发器的状态，称为置位状态或复位状态。

在置位状态下，第一个非门的输出为高电平，将第二个非门的输入拉低。

这将导致第二个非门的输出保持在低电平，触发器处于非稳态。

只要输入保持稳定，触发器将保持在非稳态，不产生输出。

当稳态输入发生变化，例如由低电平变为高电平时，第一个非门的输出将变为低电平。

这将导致第二个非门的输入变为高电平，从而使第二个非门的输出在一个特定的时间间隔内保持在高电平。

这个时间间隔称为单稳态脉冲宽度，可以通过选择适当的电阻和电容值来控制。

一旦单稳态脉冲宽度过去，第二个非门的输出将返回到低电平，触发器重新进入稳态。

只有当稳态输入再次变化时，才会重新触发单稳态脉冲。

通过这种方式，单稳态触发器可以在非稳态时对输入信号进行
处理，生成一个确定宽度的输出脉冲，然后返回稳态状态以等待下一次输入变化。

这种功能使得单稳态触发器在数字电路中非常有用。

单稳态触发器我们知道，由于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，单稳态触发器惟独一个稳定的状态。

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状况下，单稳态触发器保持在稳态；（2）在受到外界触发脉冲作用的状况下，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）经过一段时光，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歇的时光仅仅取决于电路本身的参数。

微分型单稳态触发器[图6.3.1]包含阻容元件构成的微分电路。

由于CMOS门电路的输入电阻很高，所以其输入端可以认为开路。

电容和电阻构成一个时光常数很小的微分电路，它能将较宽的矩形触发脉冲变成较窄的尖触发脉冲。

稳态时，等于0，等于0，等于，等于0，等于，电容两端的电压等于0。

触发脉冲到达时，大于，大于，等于0，等于0，等于，电容开头充电，电路进入暂稳态。

当电容两端的电压升高到时，即升高到时，等于0，电路退出暂稳态，电路的输出复原到稳态。

明显，输出脉冲宽度等于暂稳态持续时光。

电路退出暂稳态时，已经回到0（这是电容和电阻构成的微分电路打算的），所以等于，等于，电容通过输入端的庇护电路快速放电。

当下降到时，内部也复原到稳态。

图6.3.1 微分型单稳态触发器图6.3.5 积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器[图6.3.5]包含阻容元件构成的积分电路。

稳态时，等于0，、和等于。

触发脉冲到达时，等于，等于，仍等于，等于，电容开头通过电阻放电，电路进入暂稳态。

当电容两端的电压下降到时，即下降到时，等于，电路退出暂稳态，电容的放电过程要持续到触发脉冲消逝。

回到后，又变成，电容转为充电。

当升高到后，电路内部也复原到稳态。

图6.3.8 集成单稳态触发器74121的规律图第1页共2页。

单稳态触发器在楼道、走廊等场所，我们经常可以看到触摸延时开关。

它实现自动照明功能，在常态时开关关断，灯灭；触摸后开关接通，灯亮，延时2~3分钟后自动关断，灯灭。

这是什么电路呢？单稳态触发器1.门电路构成的单稳态触发器（1）电路组成由两个或非门和RC电路组成。

触发脉冲加到G1门的一个输入端，G2门的输出作为整个电路的输出，电阻R和电容C作为定时元件，决定暂稳态的持续时间。

（3）暂稳态时间的调整暂稳态的持续时间用t w表示，即脉冲宽度，其数值取决于RC的大小。

t w=0.7RC即输出脉冲宽度与电阻和电容的参数大小成正比。

通常通过改变电容C的容量来粗调t w，改变电阻R 的阻值来细调t w。

2.集成单稳态触发器集成单稳态触发器的种类很多，如74LS121、74LS122、74LS123、CC14528等。

74LS123集成电路引脚排列74LS123具有两种触发方式，由A 端输入负脉冲为下降沿触发，若由B端输入正脉冲为上升沿触发。

清0端输出端外接电容端外接电阻/电容端t w =0.45R T C T（1）电路组成由两个或非门和RC 电路连接而成稳态（v O1=1,v O2=0）1门电路构成单稳态触发器（2）工作过程正触发信号作用下翻转暂稳态（v O1=0,v O2=1）经一定时间后，自动返回（3）暂稳态持续时间t w =0.7RC11门电路构成单稳态触发器集成单稳态触发器 74LS123芯片内含两个独立的单稳态触发器，具有正脉冲和负脉冲两种触发方式，输出脉冲宽度t w由外接电阻R T和电容C T决定，估算公式为t w=0.45R T C T单稳态触发器（1）电路特点①电路有1个稳态和1个暂稳态；②在外加触发信号作用下，电路可以从稳态翻转到暂稳态；③暂稳态维持一段时间后会自动返回稳态，其持续时间取决于RC定时元件的参数，与外加触发信号无关。

（2）电路应用常用于对脉冲信号进行整形处理、延时控制，还用于电路定时控制等。