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        雙穩(wěn)態(tài)電路

        作者: 時(shí)間:2007-01-23 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

        工作原理

          圖一為,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、

          由上述過(guò)程可見(jiàn):(1)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

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/259021.htm

        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



        二、雙穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)


        圖三、雙穩(wěn)態(tài)的設(shè)計(jì)電路

        雙穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)電路見(jiàn)表二

        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



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