工作原理

圖一為雙穩(wěn)態(tài)電路，它是由兩級(jí)反相器組成的正反饋電路，有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，或者是BG1導(dǎo)通、BG2截止；或者是BG1截止、BG2導(dǎo)通，由于它具有記憶功能，所以廣泛地用于計(jì)數(shù)電路、分頻電路和控制電路中，
原理，圖2（a）中，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為BG1導(dǎo)通，BG2截止，當(dāng)觸發(fā)脈沖方波從1端輸入，經(jīng)CpRp微分后，在A點(diǎn)產(chǎn)生正、負(fù)方向的尖脈沖，而只有正尖脈沖能通過(guò)二極管D1作用于導(dǎo)通管BG1的基極是。ic1減小使BG1退出飽和并進(jìn)入放大狀態(tài)，于是它的集電極電位降低，經(jīng)電阻分壓器送到截止管BG2的基極，使BG2的基極電位下降，如果下降幅度足夠時(shí)，BG2將由截止進(jìn)入放大狀態(tài)，因而產(chǎn)生下列正反饋過(guò)程（看下列反饋過(guò)程時(shí)，應(yīng)注意：在圖一的PNP電路中，晶體管的基極和集電極電位均為負(fù)值，所以u(píng)c1↓，表示BG1集電極電位降低，而uc1↑則表示BG1集電極電位升高，當(dāng)BG1基極電位降低時(shí)，則ic1↑，反之當(dāng)BG1基極電位升高時(shí)，ic1↓

ic1越來(lái)越小，ic2越來(lái)越大，最后到達(dá)BG1截止、BG2導(dǎo)通；接差觸發(fā)脈沖方波從2端輸入，并在t=t2時(shí)，有正尖脈沖作用于導(dǎo)通管BG2的基極，又經(jīng)過(guò)正反饋過(guò)程，使BG1導(dǎo)通，BG2截止。以后，在1、2端的觸發(fā)脈沖的輪流作用下，雙穩(wěn)電路的狀態(tài)也作用相應(yīng)的翻轉(zhuǎn)，如圖一（b）所示。


圖一、雙穩(wěn)態(tài)電路

由上述過(guò)程可見(jiàn)：（1）雙穩(wěn)態(tài)電路的尖頂觸發(fā)脈沖極性由晶體管的管型決定：PNP管要求正極性脈沖觸發(fā)，而NPN管卻要求負(fù)極性脈沖觸發(fā)。（2）每觸發(fā)一次，電路翻轉(zhuǎn)一次，因此，從翻轉(zhuǎn)次數(shù)的多少，就可以計(jì)算輸入脈沖的個(gè)數(shù)，這就是雙穩(wěn)態(tài)電路能夠計(jì)算的原理。

雙穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)電路形式有：?jiǎn)芜呌|發(fā)、基極觸發(fā)、集電極觸發(fā)和控制觸發(fā)等。

圖二給出幾種實(shí)用的雙穩(wěn)態(tài)電路。電路（a)中D3、D4為限幅二極管，使輸出幅度限制在-6伏左右；電路（b）中的D5、D6是削去負(fù)尖脈沖；電路（C）中的ui1、ui2為單觸發(fā)，ui為輸入觸發(fā)表一是上述電路的技術(shù)指標(biāo)。


圖二、幾種實(shí)用的雙穩(wěn)態(tài)電路

表一

幾種雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的技術(shù)指標(biāo)

圖二

(a)

(b)

(c)

(d)

管型

二極管

2AP3

2AP15

2AK1C

2AK17

三極管

3AX31B

3AG40

3AK20

3DK3B

信號(hào)電平

“0”（無(wú)信號(hào)）（V）

0

0

0

+6

“1”（有信號(hào)）（V）

-6

-6

-9

0

工作頻率（KHz）

10

600

1000

8000

抗干擾電壓（V）

≥1

≥1.5

≥2

0.8-1

觸發(fā)靈敏度（V)

≤4

≤4.8

≤7

2.5

輸出端的吸收能力（mA)

≤4

≤6.7

≤2

10

輸出端的發(fā)射能力（mA)

≤44

≤12

≤12

7

輸出脈沖的上升時(shí)間（μs）

2

≤0.30

≤0.1

≤0.1

輸出脈沖的下降時(shí)間（μs）

2

≤0.36

≤0.15

≤0.1

對(duì)β值的要求

＞50

50-80

60-90

＞50

元件參數(shù)的允許化

△β＜10,±5%

△β＜10,±5%

△β＜10,±5%

△β＜10,±5%

電源電壓的波動(dòng)范圍

±5%

±5%

±5%

±5%

工作溫度范圍（℃）

0-40

-10-55

-20-50

-10-55

表二

雙穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)公式及計(jì)算實(shí)例

要求

（1）輸出幅度Um=6V,（2）上升時(shí)間，tr≤100nS
（3）最高工作頻率fmax=1MHz

步驟

計(jì)算公式

計(jì)算實(shí)例

選擇晶體管

若工作頻率高時(shí)，應(yīng)選用高速硅開(kāi)關(guān)管
若工作頻率低可選用低頻硅或鍺管

現(xiàn)選3DK，β=50
二極管選用2CK10

選擇電源電壓

圖3為設(shè)計(jì)電路，故應(yīng)確定ED、EC、EB

∵采用箝位電路，故選ED≈Um
∴ED=6V，Ec=2ED=12v,Eb=-12

計(jì)算Rc

Rc＜Ec/ED tr/CL
CL為集電極對(duì)地的電容（包括加速電容、分布電容、后級(jí)輸入電容）

現(xiàn)設(shè)CL=180pF
Rc＜12/6 100×10/180×10=1.1kΩ

計(jì)算Rk、RB

為保證可靠截止，應(yīng)滿足：
Uces-[(EB+Uces)/(RK+RB)]RK＜Ubeo
為保證可靠飽和，應(yīng)滿足：
β{[(Uco-Ubes)/RK]-[(EB+Ubes)/RB]}＞[(Ec-Uces)/Rc]+IL
式中：Uces為飽和電壓，對(duì)硅管Uces≈(0.3～0.4)V
Ubeo為截止管臨界電壓，Ubeo≈0.2V
Uco為截止管的集電極電壓，應(yīng)取：Uco=ED+(箝位管正向壓降）IL為雙穩(wěn)電路灌入負(fù)截電流

現(xiàn)選Uces=0.4V,Ubeo=0.2V
0.4-[(12+0.4)/(Rk+RB)]Rk＜0.2
∴RB＜61RK (A)
現(xiàn)設(shè)IL=100mA,Ueo=6+0.4=6.4V
50[(6.4-0.7)/RK]-[(12+0.7)/RB]＞[(12-0.4)/1]+10
∴RB＞12.7RK/(5.7-0.43RK (B)
若選RK=6.8k由（A）算得RB＜415K，由(B)式算得RB＞31K，故選RB=39K

選擇CrRr

RrCr≤1/2fmax,通常Cr為幾十pF

現(xiàn)選Cr=51pF
∴Rr≤1/6×1051×10=3.2k
故選Rr=2.4k

選擇加速電容CK

對(duì)合金管CK為幾百pF對(duì)高頻外延管CK為幾十pF

現(xiàn)選Ck=51pF
計(jì)算結(jié)果標(biāo)在圖三中