门电路组成单稳态触发器

1.电路结构

图12-3是用CMOS门电路和RC微分延时电路组成的单稳态触发器，称为微分型单稳态触发器。ui为输入触发脉冲，高电平触发。

图12-3　门电路构成的单稳态触发器

2.工作原理

（1）稳定状态。

无触发信号输入（ui=0）时，输入端为低电平，电源VCC通过R为G2输入端加上高电平，因此，uo为低电平，并加到G1的另一输入端，使uo1输出为高电平。电容C两端电压接近0，这是电路的稳态。在触发信号到来之前，电路一直保持这一稳态。

（2）触发电路进入暂稳态。

当触发脉冲ui加到电路输入端时，在Rd和Cd组成的微分电路的输出端得到一对正负脉冲ud。当ud的正脉冲大于G1的UTH时，使uo1产生负跳变，由于C两端电压不能突变，使G2输入电压ui2产生负跳变，并使uo产生正跳变，又将其反馈到输入端。于是，电路产生如下正反馈过程：

结果迅速使uo1为低电平，由于C两端电压不能突变，ui2为低电平，可以使uo输出高电平，电路进入暂稳态。

（3）自动翻转。

当uo1为低电平时，电源VCC经R向C充电，电容C两端电压逐渐升高，即ui2升高。当ui2上升到UTH时，uo下降，ui1下降，uo1上升，又进一步使ui2上升，电路又产生另一个正反馈过程。正反馈过程迅速使uo1输出高电平，uo输出低电平。(www.xing528.com)

（4）恢复过程。

如果这时触发脉冲已消失（ud已回到低电平），则uo输出低电平，uo1输出高电平，这时电容C经R放电，使C上电压恢复到稳态时的初始值uc=0。电路恢复到稳定状态，这一过程称为恢复过程。

根据以上的分析，画出电路中各点的电压波形如图12-4所示。

图12-4　单稳态触发器的工作波形

3.输出脉冲宽度的估算

为了定量地描述单稳态触发器的性能，经常使用输出脉冲宽度tw、输出脉冲幅度Um、恢复时间tre、分辨时间td等几个参数，其中最重要的是输出脉冲宽度tw。从上面分析和图6-4可知，输出脉冲宽度tW就是暂稳态维持的时间。它等于电容C从uc=0开始充电到上升至ui2=UTH（阈值电压）所需的时间。如果UTH=0.5VCC，则暂稳态的脉冲宽度为

tw≈0.7RC

微分型单稳态触发器可以用窄脉冲触发。在使用微分型单稳态触发器时，输入ui的脉冲宽度应小于在输出脉冲宽度tw。

除微分型单稳态触发器外，还有积分型单稳态触发器，见课后练习题。