當非穩態多諧振蕩器沒有穩定狀態而單穩態多諧振蕩器只有一個穩定狀態時,具有兩個絕對穩定狀態的器件是可能的。雙穩態多諧振蕩器是一種具有兩種穩定狀態(高和低)的電路。它保持相同的狀態,直到并且除非應用了外部觸發輸入。
通常情況下,雙穩態多諧振蕩器在施加觸發信號之前保持低電平,并且在施加復位信號之前保持高電平。雙穩態多諧振蕩器也稱為觸發器或鎖存器。之所以使用觸發器一詞是因為它“跳轉”到一個狀態并保持,直到應用觸發器,一旦應用觸發器,它就會“跳轉”回到原始狀態。
多諧振蕩器電路是順序邏輯電路,并且有多種類型,主要取決于它們的創建方式。 一些多諧振蕩器可以使用晶體管和邏輯門構成,而有些是用專用芯片作為多諧振蕩器,例如555定時器IC。
在本文中,小編主要介紹下使用555定時器作為雙穩態多諧振蕩器的電路圖及應用原理,在實際電子電路當中,它們還是比較常見的。
使用555定時器的雙穩態多諧振蕩器電路
雙穩態多諧振蕩器是可以使用555定時器構建的最簡單的電路之一。它不需要電容器,因為RC充電單元不負責產生輸出。高低輸出的產生不取決于RC單元中電容器的充電和放電,而是由外部觸發和復位信號控制。
使用555定時器的雙穩態多諧振蕩器典型的電路如下圖所示:
在上圖中,555定時器的雙穩態多諧振蕩器電路的工作過程大致如下:
觸發和復位引腳(分別為引腳2和4)通過兩個電阻器R1和R2連接到電源,因此它們始終為高電平。在之前的所有情況下,復位引腳都沒有使用,為了避免任何意外復位,它只是簡單地連接到Vcc。
兩個開關連接在這些引腳和地之間,以使它們暫時變低。觸發輸入處的開關將作為內部觸發器的S (SET) 輸入,復位輸入處的開關將作為內部觸發器的復位。
當按下開關S1時,來自Vcc的電壓將繞過觸發端并通過電阻R1對地短路。因此,觸發脈沖將暫時變低,并且引腳3處的定時器輸出將變為高電平。輸出保持高電平,因為沒有來自閾值引腳的輸入(引腳6保持開路或接地更好)并且內部比較器(比較器1)的輸出不會變高。
當按下開關S2時,來自Vcc的電壓將繞過復位端,并通過電阻R2對地短路。該引腳在內部連接到觸發器的RESET端。當該信號暫時變低時,觸發器接收到復位信號并復位觸發器。
因此,輸出將變為低電平并保持,直到應用觸發器。555定時器的雙穩態工作波形如下圖所示:
555定時器觸發器和存儲單元電路
觸發器電路
在計算機應用中使用555定時器作為觸發器并不是一個很好的選擇。在典型的計算機應用中,時鐘脈沖用于驅動觸發和復位信號,時鐘信號的頻率非常高(一般在千兆赫量級)。555定時器的輸出響應不夠快,無法與時鐘信號頻率的速度相匹配。當用于高速操作時,現成的觸發器設備是首選。
555定時器處于雙穩態模式,即作為觸發器,可用于低速、非計算機應用,如機器人技術。一個簡單的應用程序是一個機器人,它每次撞擊物體時都會向前和向后移動。
使用555定時器的觸發器電路如下圖所示:
當引腳3的輸出為高電平時,電容C通過電阻R1充電至峰值,即Vcc。當引腳3的輸出為低電平時,電容器通過同一電阻器放電至0。為了將輸出從高電平切換到低電平或從低電平切換到高電平,在觸發引腳和閾值引腳的連接處使用了一個開關。
由電阻R2和R3組成的分壓器將在引腳6和2處提供Vcc/2 的電壓。當按下開關時,該電壓被中斷并觸發內部觸發器。這將允許輸出在兩種狀態之間切換。
另外一個用作觸發觸發器的電路如下圖所示,它用于點亮LED,按下開關時LED在ON和OFF之間切換。
存儲器電路
存儲器是數字電子學中的重要單元。觸發器是基本的1位存儲元件。一個555定時器,當用作觸發器時,可以充當存儲單元來存儲1位數據。使用555定時器的存儲單元電路如下圖所示,這里它充當SR觸發器。
該連接類似于具有一些額外組件的雙穩態操作模式。當按下設置開關時,引腳2的電壓變低。這將設置觸發器,輸出變為高電平,驅動連接到它的LED。
當按下復位開關時,引腳4的電壓變為低電平。這將重置觸發器,輸出變為低電平,從而關閉LED。
總結
眾所周知,雙穩態振蕩器是一種有兩種穩態的用于儲存組件,可記錄二進位制數字信號“1”和“0”,而觸發器是一種雙穩態多諧振蕩器,該電路可以通過施加在一個或多個控制輸入端的信號來改變狀態,并會有1個或2個輸出。
雙穩態多諧振蕩器特點是在沒有外來觸發信號的作用下,電路始終處于原來的穩定狀態,直到應用觸發器為止。目前構建雙穩態多諧振蕩器方式有多種,而使用使用555定時器就是常見的方式之一。
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