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[图文]双稳态电路原理           ★★★ 【字体:

双稳态电路原理

双稳态电路原理
作者:佚名    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2008-3-6    


 
 一、工作原理图一为双稳态电路,它是由两级反相器组成的正反馈电路,有两个稳定状态,或者是bg1导通、bg2截止;或者是bg1截止、bg2导通,由于它具有记忆功能,所以广泛地用于计数电路、分频电路和控制电路中,
原理,图2(a)中,设触发器的初始状态为bg1导通,bg2截止,当触发脉冲方波从1端输入,经cprp微分后,在a点产生正、负方向的尖脉冲,而只有正尖脉冲能通过二极管d1作用于导通管bg1的基极是。ic1减小使bg1退出饱和并进入放大状态,于是它的集电极电位降低,经电阻分压器送到截止管bg2的基极,使bg2的基极电位下降,如果下降幅度足够时,bg2将由截止进入放大状态,因而产生下列正反馈过程(看下列反馈过程时,应注意:在图一的pnp电路中,晶体管的基极和集电极电位均为负值,所以uc1↓,表示bg1集电极电位降低,而uc1↑则表示bg1集电极电位升高,当bg1基极电位降低时,则ic1↑,反之当bg1基极电位升高时,ic1↓ic1越来越小,ic2越来越大,最后到达bg1截止、bg2导通;接差触发脉冲方波从2端输入,并在t=t2时,有正尖脉冲作用于导通管bg2的基极,又经过正反馈过程,使bg1导通,bg2截止。以后,在1、2端的触发脉冲的轮流作用下,双稳电路的状态也作用相应的翻转,如图一(b)所示。

双稳态电路
图一、双稳态电路
由上述过程可见:(1)双稳态电路的尖顶触发脉冲极性由晶体管的管型决定:pnp管要求正极性脉冲触发,而npn管却要求负极性脉冲触发。(2)每触发一次,电路翻转一次,因此,从翻转次数的多少,就可以计算输入脉冲的个数,这就是双稳态电路能够计算的原理。
双稳态电路的触发电路形式有:单边触发、基极触发、集电极触发和控制触发等。
图二给出几种实用的双稳态电路。电路(a)中d3、d4为限幅二极管,使输出幅度限制在-6伏左右;电路(b)中的d5、d6是削去负尖脉冲;电路(c)中的ui1、ui2为单触发,ui为输入触发表一是上述电路的技术指标。
双稳态电路
图二、几种实用的双稳态电路
表一
几种双稳态触发器的技术指标
图二
(a)
(b)
(c)
(d)
管型二极管
2ap3
2ap15
2ak1c
2ak17
三极管
3ax31b
3ag40
3ak20
3dk3b
信号电平“0”(无信号)(v)
0
0
0
+6
“1”(有信号)(v)
-6
-6
-9
0
工作频率(khz)
10
600
1000
8000
抗干扰电压(v)
≥1
≥1.5
≥2
0.8-1
触发灵敏度(v)
≤4
≤4.8
≤7
2.5
输出端的吸收能力(ma)
≤4
≤6.7
≤2
10
输出端的发射能力(ma)
≤44
≤12
≤12
7
输出脉冲的上升时间(μs)
2
≤0.30
≤0.1
≤0.1
输出脉冲的下降时间(μs)
2
≤0.36
≤0.15
≤0.1
对β值的要求
>50
50-80
60-90
>50
元件参数的允许化
△β<10,±5%
△β<10,±5%
△β<10,±5%
△β<10,±5%
电源电压的波动范围
±5%
±5%
±5%
±5%
工作温度范围(℃)
0-40
-10-55
-20-50
-10-55
二、双稳态电路的设计
双稳态电路
图三、双稳态的设计电路
双稳态设计电路见表二表二

双稳态电路的设计公式及计算实例

要求

(1)输出幅度um=6v,(2)上升时间,tr≤100ns
(3)最高工作频率fmax=1mhz

步骤计算公式计算实例选择晶体管若工作频率高时,应选用高速硅开关管
若工作频率低可选用低频硅或锗管现选3dk,β=50
二极管选用2ck10选择电源电压图3为设计电路,故应确定ed、ec、eb∵采用箝位电路,故选ed≈um
∴ed=6v,ec=2ed=12v,eb=-12计算rc

rc<ec/ed tr/cl
cl为集电极对地的电容(包括加速电容、分布电容、后级输入电容)

现设cl=180pf
rc<12/6 100×10双稳态电路/180×10双稳态电路=1.1kω计算rk、rb为保证可靠截止,应满足:
uces-[(eb+uces)/(rk+rb)]rk<ubeo
为保证可靠饱和,应满足:
β{[(uco-ubes)/rk]-[(eb+ubes)/rb]}>[(ec-uces)/rc]+il
式中:uces为饱和电压,对硅管uces≈(0.3~0.4)v
ubeo为截止管临界电压,ubeo≈0.2v
uco为截止管的集电极电压,应取:uco=ed+(箝位管正向压降)il为双稳电路灌入负截电流现选uces=0.4v,ubeo=0.2v
0.4-[(12+0.4)/(rk+rb)]rk<0.2
∴rb<61rk (a)
现设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)
若选rk=6.8k由(a)算得rb<415k,由(b)式算得rb>31k,故选rb=39k选择crrrrrcr≤1/2fmax,通常cr为几十pf
现选cr=51pf
∴rr≤1/6×10双稳态电路51×10双稳态电路=3.2k
故选rr=2.4k选择加速电容ck对合金管ck为几百pf对高频外延管ck为几十pf现选ck=51pf
计算结果标在图三中


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