铜陵市中等职业技术教育中心/电子技术精品课程课题组

《电子技术项目教程》教案

第一课时：分立元件组成的双稳态电路

一,引入:双稳态电路在电子电路中。其双稳态电路的特点是：它有两个稳定状态，在没有外来触发信号的作用下。电路始终处于原来的稳定状态。由于它具有两个稳定状态，故称为双稳态电路。在外加输入触发信号作用下，双稳态电路从一个稳状态翻转到另一个稳定状态。双稳态电路在自动化控制中有着广泛的应用。

二,新课:

    下图是采用分立元件构成的双稳态电路，从电路中可以看出，一只三极管的集电极与另一只三极管的基极耦合，Uol、Uo2是这一双稳态电路的两个输出信号。两管的基极通过R3和R5接触发信号U。通常，这种电路中的元器件参数对称，即VT1、VT2性能参数一致，R1=R6，R2=R4，R3=R5.

1. 当没有输入触发信号时，接通直流工作电压VcC，虽然电路中元器件参数对称，但不可能是绝对一样的，设接通电源后VT1的导通程度大于VT2，这样VT1管的基极和集电极电流增大较快（VcC经Rl加到VT1集电极，R6和R4为VT1提供基极电流），使VT1的集电极电压下降较快，通过R2使VT2基极电压下降，其集电极电压上升，再经R4使VT1的基极电压进一步上升，其基极电流更大，显然这是正反馈过程，所以很快使VT1处于饱和状态。
       由于VT1饱和后集电极电压（饱和压降）只有0.2V，这一电压经R2加到VT2的基极，使VT2处于截止状态。此时，VT1集电极输出电压Uo1为低电平；VT2集电极输出电压U02为高电平。只要外电路中没有出现有效的触发信号，这一电路将始终保持VT1饱和、VT2截止的稳定状态。
       如若在电源接通之后设VT2导通电流大于VT1，则通过电路的正反馈过程，会使VT1处于截止、VT2处于饱和的稳定状态，此时Uol为高电平，U。。低电平。只要外电路中没有出现有效的触发信号，这一电路始终保持这一稳定状态。
       (2)当有触发信号作用于电路时，电路的状态将发生变化。电路中，Cl和R7构成微分电路，输入脉冲信号U．经过微分后，获得正、负尖顶脉冲，由于二极管VD1的单向导电性，只能让负尖顶脉冲通过，将正尖顶脉冲去掉。
       设初始时双稳态电路处于VT1饱和、VT2截止的稳态。触发电路送来的负尖顶脉冲通过R3和R5，同时加到VT1和VT2基极。由于VT2截止，所以负脉冲加到VT2基极后使基极电压更低，这对VT2无作用。
       负脉冲加到饱和管VT1的基极后，使VT1的基极电压下降，其基极电流和集电极电流减小，集电极电压升高，通过R2耦合使VT2的基极电压升高，其集电极电压下降，又通过R4耦合使VT1的基极电压进一步下降，这一正反馈过程，很快使VT1从饱和转为截止，而VT2则从截止转为饱和，这样，电路在第一个负尖顶脉冲的触发下，从VT1饱和、VT2截止的稳态转为VT1截止、VT2饱和的另一个稳态，电路完成了一次翻转。
       当第二个尖顶脉冲通过R3和R5，加到VT1和VT2基极后，同样的道理，这一负尖顶脉冲对已处于截止状态的VT1无影响，但对饱和状态的VT2有触发作用，电路再次从一个稳态转换到另一个稳态。
       从上述电路可知，来一个负尖顶触发脉冲，电路就能从一个稳态翻转到另一个稳态，没有负尖顶脉冲的触发，电路保持原来的某一种稳定输出状态。

第二课时：其它双稳态电路

    图 1是用分立元件构成双稳态电路的基本形式，图2 是电路中各点电压波形。晶体管PNP型V1、V2是二个反相器。交叉耦合构成双稳态电路，每个反相器的输出端通过电阻分别耦合到另一个反相器的输入端。由于反相器的输入和输出信号是反相的，很容易形成二个稳定状态：V1截止V2导通。这是一个稳定状态；反之，V1

导通，V2截止，这又是一个稳定状态；Rc1、Rc2 是V1、V2的负载电阻，Rk、Rk2

是二个晶体管级间耦合电阻。为了保证晶体管快速截止，用RB1、RB2及电源EB为各个晶体管的基极提供反偏置。两管集电极的A点和B点是两个输出端，这种电路一般是对称的，即Rc1=Rc2,RB2=RB2，两管参数亦应相同。

图3是用集成电路与非门构成的双稳态电路(又称R-S触发器)。它是由与非门1、门2交叉耦合组成。它有两个稳定状态：一个是门1导通、门2截止，输出端Q="0"，ō =1；另一个稳定状态是门1截止、门2导通，输出端Q="1"，ō =0。如果不考虑输入触发信号的作用，当门1导通，门2截止时，Q端的低电平反馈到门2的输入端，保证门2的截止，同时ō端的高电平又反馈到门1的输入端，保证门1的导通，因而这一稳定状态得以保持住；同理，门

1截止，门2导通，亦能保持住这一稳定状态。 假如门1导通，门2截止，在S端施如一负脉冲，门1从导通变为截止，Q端从O变成1，这个高电平加到门2的输入端，使门2从截止变为导通，Q端从高电平变为低电平，又反馈到门1的输入端。即使撤除外加的触发脉冲，电路也将保持门1截止门2导通的稳定状态,同理当门1截止门2导通时,从R端外加一触发脉冲，则成了门1导通、门2截止的另一稳定状态。

图4是用D触发器构成的双稳态电路。D触发器有两个互补的输出端Q与Q，可构成两个稳定状态：当Q="1"时，ō =0，反之当Q="0"时，ō =1。图中将ō

端与数据端口相连，即构成一双稳态电路。假定此时D触发器Q="0"，ō =1，从触发端

CL输入一正脉冲，触发器将D端高电平送入触发器，触发器翻转，Q端变为1、Q端变为0。如果撤去外加触发信号，电路就保持在Q="1"，Q="0"的稳定状态。如果再在CL端输入一正脉冲信号，将D端低电平送入触发器，Q为0，Q为1，电路保持在这一稳定状态。从图中可知，此时的触发器构成的双稳态电路的翻转与置位端S、复位端R无关。

图5是用D触发器构成的另一种双稳态路。S是置位端，在S端加一正电压，使D触发器置位，Q="1"，Q="0"；R是复位端，在R端加一正电压，D触发器复位，Q="0"，Q="1"。所以，分别在S端、R端外加一正电压后(注意，外加电压一旦产生作用，须立即撤除)，电路从一种稳定状态翻转到另一种稳定状态。该双稳定电路与触发端CL、数据端D无关。

图6是用十进制计数／脉冲分配器CD4017构成的双稳态电路。电路通电后，VDD经C、R微分后产生一尖峰正脉冲作用于复位端R，迫使IC复位，Yo="1"，Y1=0，这是第一种稳定状态；若在触发端CL外加一正脉冲，IC翻转Yo="0",Y1=l。这是第二种稳定状态，即使撤去正脉冲，电路仍保持此状态。在CL端再外加一正脉冲，IC又翻转Y1=0，Y2=1，

Y2端的高电平经二极管D反馈至R端、IC复位，Yo="1"．Y1=0，电路恢复到第一种稳定状态。

图7是用集成运算放大器F007构成的双稳态电路。当无触发脉冲时，输出由于D1、D2及正反馈作用，保持在高电平，处于稳定状态。如果输入一正触发脉冲，则输出电压由高电平，下降到低电平，由于正反锁与D2的作用，自保在低电平上，处于另一稳态。加一负触发脉冲．由于正反馈与D1作用，电路又处于高电平保持状态。电阻R2用来确定触发电平。该图中输出的高低电平值，由二极管的管压降而定。

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