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一文详解单稳态多谐振荡器

2022-09-14 17:02 来源:IC先生网 作者:

众所周知,多谐振荡器(或张弛振荡器)是一种电子电路,可作为两级放大器工作在稳定和非稳态模式下。在多谐振荡器中,第一级的输出被提供给第二级,第二级的输出再次反馈到第一级。截止状态将变为饱和,饱和状态将变为截止。由于状态转换,多谐振荡器可用作振荡器、定时器触发器

多谐振荡器根据状态的稳定性分为三种类型,分别如下:

非稳态多谐振荡器(Astable Multivibrator):这种多谐振荡器在这两种状态下都不会稳定;它将迅速从一种状态切换到另一种状态。这种类型的多谐振荡器主要用作振荡器。此外,非稳态多谐振荡器也称为自由运行多谐振荡器,切换状态没有时间限制。

单稳态多谐振荡器(Monostable Multivibrator):单稳态也称为单次多谐振荡器。在单稳态多谐振荡器中,有一种稳态和一种非稳态。这种多谐振荡器需要一个触发器(外部信号)才能进入非稳态并在一段时间后回到稳定状态。时间段由用户设定,单稳态多谐振荡器主要用作定时器。

双稳态多谐振荡器(Bi-Stable Multivibrator):该电路具有两种稳定状态,有效的触发会改变状态,它只会在下一次触发之前处于该状态。一般情况下,双稳态多谐振荡器就是指触发器。

单稳态多谐振荡器基本概念

多谐振荡器的稳定状态是指在那一刻,输出是高或低。单稳态多谐振荡器有一种稳态和一种准稳态(非稳态)。当对电路施加外部触发时,多谐振荡器将从稳定状态跳到准稳定状态。并且在由电路元件(电阻电容值)决定的一定时间'T'之后,单稳态多谐振荡器自动恢复到原来的稳定状态。

简单来说,单稳态多谐振荡器不需要外部触发信号来引发这种反向转换。电路保持在这种稳定状态,直到施加另一个触发脉冲。

此外,电路返回其原始状态的时间“T”称为栅宽,因此单稳态多谐振荡器也被称为门控电路或延迟电路。该电路用于在需要的时刻产生可变宽度的脉冲。可以观看下图,可以帮助你更好的理解:

一文详解单稳态多谐振荡器

另外,之前已经介绍过基于使用555定时器的单稳态多谐振荡器电路图及应用实例,感兴趣的朋友倒是可以看看。

单稳态多谐振荡器电路操作原理

一个典型的单稳态多谐振荡器电路图如下图所示:

一文详解单稳态多谐振荡器

上图电路的工作原理过程如下:

当电路没有外部触发时,一个晶体管将处于饱和状态,另一个将处于截止状态。Q1处于截止模式并处于负电位,直到外部触发操作,Q2处于饱和模式。

一旦外部触发输入Q1将打开,当Q1达到饱和时,连接到Q1的集电极和Q2的基极的电容器将使晶体管Q2关闭。这种关断Q2晶体管的状态称为非稳态或准状态。

当电容器充电到VCC时,Q2将再次开启并自动关闭Q1。所以电容通过电阻充电的时间与外部触发时多谐振荡器的准或非稳态成正比(t=0.69RC)。

主要应用

单稳态多谐振荡器应用也是比较广泛的,典型的列子包括:

定时器

延迟电路

门控电路

总结

通过上面的介绍可以发现,单稳态多谐振荡器是一个非常重要的电路 ,即使在当今也实际用于许多设计中。单稳态多谐振荡器最常见的应用是延迟和定时电路。除此之外,它还可以用于触发电路、脉冲校正器,甚至用于存储电路。

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