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          雙穩(wěn)態(tài)電路

          作者: 時間:2007-01-23 來源:網(wǎng)絡 收藏

          工作原理

            圖一為,它是由兩級反相器組成的正反饋電路,有兩個穩(wěn)定狀態(tài),或者是BG1導通、BG2截止;或者是BG1截止、BG2導通,由于它具有記憶功能,所以廣泛地用于計數(shù)電路、分頻電路和控制電路中,
          原理,圖2(a)中,設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為BG1導通,BG2截止,當觸發(fā)脈沖方波從1端輸入,經(jīng)CpRp微分后,在A點產(chǎn)生正、負方向的尖脈沖,而只有正尖脈沖能通過二極管D1作用于導通管BG1的基極是。ic1減小使BG1退出飽和并進入放大狀態(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,BG2將由截止進入放大狀態(tài),因而產(chǎn)生下列正反饋過程(看下列反饋過程時,應注意:在圖一的PNP電路中,晶體管的基極和集電極電位均為負值,所以uc1↓,表示BG1集電極電位降低,而uc1↑則表示BG1集電極電位升高,當BG1基極電位降低時,則ic1↑,反之當BG1基極電位升高時,ic1↓

            ic1越來越小,ic2越來越大,最后到達BG1截止、BG2導通;接差觸發(fā)脈沖方波從2端輸入,并在t=t2時,有正尖脈沖作用于導通管BG2的基極,又經(jīng)過正反饋過程,使BG1導通,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)也作用相應的翻轉(zhuǎn),如圖一(b)所示。


                      圖一、

            由上述過程可見:(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,就可以計算輸入脈沖的個數(shù),這就是雙穩(wěn)態(tài)電路能夠計算的原理。

            雙穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)電路形式有:單邊觸發(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指標。


          圖二、幾種實用的雙穩(wěn)態(tài)電路

          表一

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/259021.htm

          幾種雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的技術指標

          圖二

          (a)

          (b)

          (c)

          (d)

          管型

          二極管

          2AP3

          2AP15

          2AK1C

          2AK17

          三極管

          3AX31B

          3AG40

          3AK20

          3DK3B

          信號電平

          “0”(無信號)(V)

          0

          0

          0

          +6

          “1”(有信號)(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

          輸出脈沖的上升時間(μs)

          2

          ≤0.30

          ≤0.1

          ≤0.1

          輸出脈沖的下降時間(μs)

          2

          ≤0.36

          ≤0.15

          ≤0.1

          對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)電路的設計


          圖三、雙穩(wěn)態(tài)的設計電路

          雙穩(wěn)態(tài)設計電路見表二

          表二

          雙穩(wěn)態(tài)電路的設計公式及計算實例

          要求

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

          步驟

          計算公式

          計算實例

          選擇晶體管

          若工作頻率高時,應選用高速硅開關管
          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為設計電路,故應確定ED、EC、EB

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

          計算Rc

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

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

          計算Rk、RB

          為保證可靠截止,應滿足:
          Uces-[(EB+Uces)/(RK+RB)]RK<Ubeo
          為保證可靠飽和,應滿足:
          β{[(Uco-Ubes)/RK]-[(EB+Ubes)/RB]}>[(Ec-Uces)/Rc]+IL
          式中:Uces為飽和電壓,對硅管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?。篣co=ED+(箝位管正向壓降)IL為雙穩(wěn)電路灌入負截電流

          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

          對合金管CK為幾百pF對高頻外延管CK為幾十pF

          現(xiàn)選Ck=51pF
          計算結果標在圖三中



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