单稳态触发器的工作原理与应用

1.单稳态触发器的性质与应用

（1）单稳态触发器的性质 单稳态触发器是一种用于整形、延时、定时的脉冲电路，具有触发输入端，每当输入的触发信号边沿有效时，单稳态触发器就会输出一个宽度一定、幅度一定的矩形脉冲。

单稳态触发器有两个工作状态，即稳态和暂态。未加触发信号前的状态为稳态，施加触发信号后的状态为暂态。单稳态触发器在外加触发脉冲的作用下，可以从稳态翻转到暂态。暂态维持一段时间后，自动返回到稳态，无须外加控制信号。

暂态持续的时间就是单稳态触发器的脉冲宽度的大小，只取决于电路本身的参数，而与触发脉冲无关。单稳态触发器的暂态是靠RC电路的充放电过程来维持的。

如果在暂态能够再次用触发信号触发单稳态触发器，使暂态持续时间得到延长，就称为能够重触发，否则就是不能重触发。

（2）单稳态触发器的应用

1）用于整形。由于单稳态触发器输出脉冲的幅度和宽度是确定的，利用这一性质，可将宽度和幅度不规则的脉冲串，整形为宽度和幅度一定的脉冲串，如图5-46所示。

2）用于定时。由于单稳态触发器能产生一定宽度t_w的矩形输出脉冲，利用这个脉冲去控制其他电路，使其在t_w时间内动作（或不动作），这样就起到了定时作用。例如，在图5-47中，触发信号使单稳态触发器产生脉冲宽度为t_w的矩形脉冲，将单稳态触发器输出u_o′和另一个输入端信号u_a相与，只有当u_o′为高电平的t_w时间内，信号u_a才能通过与门，输出u_o才有脉冲。

图5-46 单稳态触发器用于整形

图5-47 单稳态触发器用于定时

3）用于延时。假设后续电路需要使用下降沿触发，则图5-48中单稳态触发器的输出u_o下降沿比输入信号u_i下降沿滞后t_w，实现了延时的功能。

2.不可重触发单稳态触发器

图5-49为不可重触发单稳态触发器SN74121N的应用电路。读图时，首先要查找核心集成电路SN74121N的数据手册，了解其功能和基本使用方法。

图5-48 单稳态触发器用于延时

图5-49 不可重触发单稳态触发器应用电路

通过查阅SN74121N数据手册，可知SN74121N为不可重触发的集成单稳态触发器，其功能表见表5-24。SN74121N的暂态持续时间在30ns～28s，假设定时电阻为R，定时电容为C，则暂态时间t_W为t_W≈0.7RC。(www.xing528.com)

SN74121N内部集成了一个2kΩ定时电阻，在RINT（9脚）和RTCT（11脚）之间。如果采用外部定时电阻，需接在电源和RTCT之间，阻值为1.4～40kΩ。定时电容要接在RTCT和CT（10脚）之间，容量要小于1000μF。定时元件的连接方法如图5-50所示，图中R₁为定时电阻，C₁为定时电容。

表5-24 SN74121N功能表

图5-50 SN74121N定时元件的连接方法

由此可知，图5-49中SN74121N为使用外部定时电阻的连接方法，u₂为数字信号源，用于提供触发信号。调节图5-49中R₁的大小，可以调节暂态时间的长短。由于u₂接到了SN74121N的B端，根据SN7421N的功能表，每当u₂有上升沿的时候，SN74121N的输出Q端就会进入暂态（正脉冲的高电平），过段时间自动回到稳态低电平。可知输入与输出波形的对应关系如图5-51所示。

图5-51 SN74121N的输入与输出对应波形

3.可重触发的单稳态触发器

图5-52为可重触发单稳态触发器SN74123D的应用电路。读图时，首先要查找核心集成电路SN74123D的数据手册，了解其功能和基本使用方法。

通过查阅数据手册，可知SN74123D为可重触发的集成单稳态触发器，其功能表见表5-25。SN74123D没有内部定时电阻，SN74LS123D外部定时电阻为5～260kΩ，对定时电容的大小没有限制。定时电阻需接在电源和RTCT之间，定时电容要接在RTCT和CT之间。SN74LS123D最短暂态时间为116ns。

表5-25 SN74123D功能表

图5-52 可重触发的单稳态触发器应用电路

在图5-52中，决定暂态时间长短的元件为R₁和C₁，这两个元件越大，暂态时间就越长。因为输入u_i接在了SN74123D的B端，所以当输入u_i有上升沿时，输出Q进入暂态（正脉冲，高电平）。暂态时间长短t_W的大小可以通过R₁调节。在暂态，如果u_i反复出现上升沿，则暂态时间不断延长，直至最后一个u_i的上升沿后一个t_W之后，输入u_i和输出u_o的对应波形如图5-53所示。

图5-53 SN74123D的输入与输出对应波形