可重复触发集成单稳态触发器与不可重复触发的集成单稳态触发器

2015-2-8 10:38| 编辑:电工学习网| 查看: 47368| 评论: 0

    1、不可重复触发的集成单稳态触发器
    TTL集成器件74121是一种不可重复触发集成单稳态触发器，其逻辑图和引脚图分别如图1(a)、(b)所示。
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图1(a) TTL集成器件单稳态触发器74121逻辑图
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图1(b) TTL集成器件单稳态触发器74121引脚图
    1.电路组成和工作原理
    74121由触发信号控制电路、微分型单稳态触发器、输出缓冲电路三部分组成。将具有迟滞特性的非门G₆与G₅门合起来看成是一个与或非门，它与G₇门及外接电阻R_ext(或R_int）、电容C_ext即组成微分型单稳态触发器，其电路工作原理与微分型单稳态触发器基本相同。电路只有一个稳态Q=0,Q=1。当图中a点有正脉冲触发时，电路进入暂稳Q=1,Q=0。Q为低电平后使触发信号控制电路中RS触发器的G₂门输出低电平，将G₄门封锁，这样即使有触发信号输入，在a点也不会产生微分型单稳态触发器的触发信号，只有等电路返回稳态后，电路才会在输入触发信号作用下被再次触发，根据上述分析，电路属于不可重复触发单稳态触发器。
    2.触发方式
    74121集成单稳态触发器有3个触发输入端，由触发信号控制电路分析可知在下述情况下，电路可由稳态翻转到暂稳态。其功能表如表1所示。

表1 74121功能表

    ·若B为高电平，A₁、A₂中的一个为高电平，输入中有一个或两个产生由1到0的负跳变。
    ·若A₁、A₂两个输入中有一个或两个为低电平，B 发生由0到1的正跳变。
    3.定时
    单稳态电路的定时取决于定时电阻和定时电容的数值。74121的定时电容连接在芯片的10、11引脚之间。若输出脉宽较宽，而采用电解电容时，电容C 的正极连接在C_ext输出端（10脚）。对于定时电阻，使用者可以有两种选择：
    ·采用内部定时电阻（2 kΩ），此时将9号引脚（R_int）接至电源V_CC（14脚）。
    ·采用外接定时电阻（阻值在1.4～40kΩ之间），此时9脚应悬空，电阻接在11、14脚之间。74121的输出脉冲宽度t_W≈0.7RC。
    通常R的数值取在2～30kΩ之间，C 的数值取在10pF～10μF之间，得到的取值范围可达到20ns～200ms。
    该式中的R可以是外接电阻R_ext，也可以是芯片内部电阻R_int(约2kΩ)，如希望得到较宽的输出脉冲，一般使用外接电阻。

    2、可重复触发集成单稳态触发器
    1.电路组成和工作原理
    以常用CMOS集成器件MC14528为例，介绍可重复触发单稳态触发器的组成和工作原理。该器件的逻辑图和引脚图分别如图2(a)、(b)所示。由图2可见，电路主要有三态门，外接积分电路、控制电路组成的积分型单稳态触发器及输出缓冲电路组成。TR₊为下降沿触发输入端，TR_-为上升沿触发输入端，R_D为置零输入端，低电平有效，Q，Q为互补输出端。
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图2 (a)集成单稳态触发器MC14528逻辑图
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图2 (b)集成单稳态触发器MC14528引脚图
    1.RD作用
    当R_D=0时，v₁₂=0，Tp导通，同时使v₀₇=1，从而使v₁₀=0，T_N截至，这样使V_DD经Tp很快对电容C 充电，使v_C=V_DD，这样经G₁₃、G₁₅、G₁₆反相后，Q=0，经G₁₃、G₁₄反相后Q=1。平时，R_D＝１，Tp截至。
    2.稳态
    当TR_＋=1,TR_-=0时，电路处于稳态，输出Q=0，Q=1，这是因为TR_＋=1和TR_-=0，v_OG2=1，当合上电源时，v₀₄一定处于高电平1，因为如果合上电源时，若v₀₄=0，则因v_c=0不突变而使v_OG9＝０，v₀₇=1，v₀₈=0。使v₀₄=1，由于v₀₄=1，v_OG3=0，维持v₀₄=1，另外因TR₊=1，TR_-=0，使v_OG5=0，v_OG6=1，因R_D＝１，和v₀₄=1，使v₀₇=0，v_OG8=1。由于v_OG4=1，则v₁₀=0，T_N截至，V_DD经R对C充电，v_c=V_DD，经输出缓冲电路输出Q=0,Q=1。
    3.触发与定时
    以R_D=1，TR₊=1,TR_-端加正触发脉冲情况为例说明电路触发工作情况。在TR_-端上升沿到来时,使v_OG2由1变0，而v_OG8仍为１，因此使G₃和G₄组成的基本触发器置0，使v₀₄由1变0，即v₀₄=v_OL，由于v₀₇=V_OL，于是G₁₀输出v₁₀=V_OH，T_N导通，C_ext开始放电，当v_C下降至G₁₃门的阈值电压V_th13时，电路进入暂态Q=1,Q=0.此暂态不能维持下去，当v_C进一步下降至G₉门的阈值电压V_th9时，G₉门输出低电平，使G₇门输出高电平，经G₈使G₃、G₄组成的基本RS触发器的G₄输出高电平，G₁₀输出为低电平，这样T_N又截止，C 又重新开始充电，当v_C值大于G₁₃门的阈值电压V_th13时，电路自动返回到稳态，即Q=0,Q=1的状态，C_ext继续充电至V_DD以后电路又恢复为稳态。MC14528功能表如表2所示。电路工作波形如图3所示。

图3 MC14528可重复触发单稳态工作波形

表2 MC14528功能表　

输入			输出		功能
R_D	T_R+	T_R-	Q	Q	功能
L	×	×	L	H	清除
×	H	×	L	H	禁止
×	×	L	L	H	禁止
H	H	↑			单稳
H	↓	L			单稳

由图3可见，输出脉宽t_W等于v_C由V_th13下降至V_th9的时间与v_C由V_th9充电至V_th13的两个时间之和。为了获得较宽的输出脉冲，一般都将V_th13设计得较高而将V_th9设计得较低。
为了说明MC14528的可重复触发特性，分析图3中t₅～t₇时的工作情况。如前所述，在t₅时刻电路触发进入暂态，电容很快放电后，又进入充电状态。当v_C尚未充至V_th13时，t₆时刻电路被再次触发，G₂门的低电平使v₀₄=V_OL,门G₁₀输出高电平，T_N管导通，电容C又放电，当放电使v_C<< V_th9时，G₁₀门输出低电平，T_N截止。电容又充电，一直充到V_th13且在无触发信号作用时，电路才返回至稳态。显然，在这两个重复脉冲触发下，输出脉冲宽度t_W=t_△+t_W。这种可重复触发单稳态可利用在暂稳态加触发脉冲的方法增加输出脉宽。