各種形式的雙穩態(tài)電路

　　在電子電路中。其雙穩態(tài)電路的特點(diǎn)是：它有兩個(gè)穩定狀態(tài)，在沒(méi)有外來(lái)觸發(fā)信號的作用下。電路始終處于原來(lái)的穩定狀態(tài)。由于它具有兩個(gè)穩定狀態(tài)，故稱(chēng)為雙穩態(tài)電路。在外加輸入觸發(fā)信號作用下，雙穩態(tài)電路從一個(gè)穩定狀態(tài)翻轉到另一個(gè)穩定狀態(tài)。雙穩態(tài)電路在自動(dòng)化控制中有著(zhù)廣泛的應用。

　　圖 1 是用分立元件構成雙穩態(tài)電路的基本形式，圖 2 是電路中各點(diǎn)電壓波形。晶體管 PNP 型 V1 、 V2 是二個(gè)反相器。交叉耦合構成雙穩態(tài)電路，每個(gè)反相器的輸出端通過(guò)電阻分別耦合到另一個(gè)反相器的輸入端。由于反相器的輸入和輸出信號是反相的，很容易形成二個(gè)穩定狀態(tài)： V1 截止 V2 導通。這是一個(gè)穩定狀態(tài)；反之， V1 導通， V2 截止，這又是一個(gè)穩定狀態(tài)； Rc1 、 Rc2 是 V1 、 V2 的負載電阻， Rk 、 Rk2 是二個(gè)晶體管級間耦合電阻。為了保證晶體管快速截止，用 RB1 、 RB2 及電源 EB 為各個(gè)晶體管的基極提供反偏置。兩管集電極的 A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)是兩個(gè)輸出端，這種電路一般是對稱(chēng)的，即 Rc1=Rc2,RB2=RB2 ，兩管參數亦應相同。

　　圖 3 是用集成電路與非門(mén)構成的雙穩態(tài)電路 ( 又稱(chēng) R-S 觸發(fā)器 ) 。它是由與非門(mén) 1 、門(mén) 2 交叉耦合組成。它有兩個(gè)穩定狀態(tài)：一個(gè)是門(mén) 1 導通、門(mén) 2 截止，輸出端 Q=0 ，ō =1 ；另一個(gè)穩定狀態(tài)是門(mén) 1 截止、門(mén) 2 導通，輸出端 Q=1 ，ō =0 。如果不考慮輸入觸發(fā)信號的作用，當門(mén) 1 導通，門(mén) 2 截止時(shí)， Q 端的低電平反饋到門(mén) 2 的輸入端，保證門(mén) 2 的截止，同時(shí)ō端的高電平又反饋到門(mén) 1 的輸入端，保證門(mén) 1 的導通，因而這一穩定狀態(tài)得以保持??；同理，門(mén) 1 截止，門(mén) 2 導通，亦能保持住這一穩定狀態(tài)。

　　假如門(mén) 1 導通，門(mén) 2 截止，在 S 端施如一負脈沖，門(mén) 1 從導通變?yōu)榻刂梗?Q 端從 O 變成 1 ，這個(gè)高電平加到門(mén) 2 的輸入端，使門(mén) 2 從截止變?yōu)閷ǎ?Q 端從高電平變?yōu)榈碗娖?，又反饋到門(mén) 1 的輸入端。即使撤除外加的觸發(fā)脈沖，電路也將保持門(mén) 1 截止、門(mén) 2 導通的穩定狀態(tài)。同理。當門(mén) l 截止、門(mén) 2 導通時(shí)，從 R 端外加一觸發(fā)脈沖，則成了門(mén) 1 導通、門(mén) 2 截止的另一穩定狀態(tài)。

　　圖 4 是用 D 觸發(fā)器構成的雙穩態(tài)電路。 D 觸發(fā)器有兩個(gè)互補的輸出端 Q 與 Q ，可構成兩個(gè)穩定狀態(tài)：當 Q=1 時(shí)，ō =0 ，反之當 Q=0 時(shí)，ō =1 。圖中將ō端與數據端口相連，即構成一雙穩態(tài)電路。假定此時(shí) D 觸發(fā)器 Q=0 ，ō =1 ，從觸發(fā)端 CL 輸入一正脈沖，觸發(fā)器將 D 端高電平送入觸發(fā)器，觸發(fā)器翻轉， Q 端變?yōu)?1 、 Q 端變?yōu)?0 。如果撤去外加觸發(fā)信號，電路就保持在 Q=1 ， Q=0 的穩定狀態(tài)。如果再在 CL 端輸入一正脈沖信號，將 D 端低電平送入觸發(fā)器， Q 為 0 ， Q 為 1 ，電路保持在這一穩定狀態(tài)。從圖中可知，此時(shí)的觸發(fā)器構成的雙穩態(tài)電路的翻轉與置位端 S 、復位端 R 無(wú)關(guān)。

　　圖 5 是用 D 觸發(fā)器構成的另一種雙穩態(tài)路。 S 是置位端，在 S 端加一正電壓，使 D 觸發(fā)器置位， Q=1 ， Q=0 ； R 是復位端，在 R 端加一正電壓， D 觸發(fā)器復位， Q=0 ， Q=1 。所以，分別在 S 端、 R 端外加一正電壓后 ( 注意，外加電壓一旦產(chǎn)生作用，須立即撤除 ) ，電路從一種穩定狀態(tài)翻轉到另一種穩定狀態(tài)。該雙穩定電路與觸發(fā)端 CL 、數據端 D 無(wú)關(guān)。

　　圖 6 是用十進(jìn)制計數／脈沖分配器 CD4017 構成的雙穩態(tài)電路。電路通電后， VDD 經(jīng) C 、 R 微分后產(chǎn)生一尖峰正脈沖作用于復位端 R ，迫使 IC 復位， Yo=1 ， Y1=0 ，這是第一種穩定狀態(tài)；若在觸發(fā)端 CL 外加一正脈沖， IC 翻轉 Yo=0,Y1=l 。這是第二種穩定狀態(tài)，即使撤去正脈沖，電路仍保持此狀態(tài)。在 CL 端再外加一正脈沖， IC 又翻轉 Y1=0 ， Y2=1 ， Y2 端的高電平經(jīng)二極管 D 反饋至 R 端、 IC 復位， Yo=1 ． Y1=0 ，電路恢復到第一種穩定狀態(tài)。

　　圖 7 是用集成運算放大器 F007 構成的雙穩態(tài)電路。當無(wú)觸發(fā)脈沖時(shí)，輸出由于 D1 、 D2 及正反饋作用，保持在高電平，處于穩定狀態(tài)。如果輸入一正觸發(fā)脈沖，則輸出電壓由高電平，下降到低電平，由于正反鎖與 D2 的作用，自保在低電平上，處于另一穩態(tài)。加一負觸發(fā)脈沖．由于正反饋與 D1 作用，電路又處于高電平保持狀態(tài)。電阻 R2 用來(lái)確定觸發(fā)電平。該圖中輸出的高低電平值，由二極管的管壓降而定。