单稳态触发器及其工程应用

1、作者简介:刘晓阳(1980,男,山东济南人,济南职业学院电子系助教。2006年2月第1期(总第52期济南职业学院学报Journal of Jinan V ocational C ollege Feb.2006N o.1(Serial N o.52单稳态触发器及其工程应用刘晓阳(济南职业学院电子系,山东济南250001摘要:该文对单稳态触发器的工作特性作了简要的说明,主要介绍了两个具有代表性的工程应用实例,结构简单、易于实现,可用于理论分析或投入实际操作。关键词:单稳态触发器;定时控制;失脉冲检测;工程应用中图分类号:T N609文献标识码:A单稳态触发器是一种常见的脉冲信号整形电路 ,输出电平

2、有一个稳态(可以是0态或1态和一个暂稳态。无外加触发信号时,电路处于稳态并一直保持不变,在外部触发信号的激励下,电路的输出翻转为与稳态电平相反的暂稳态,持续一定的时间后自动回复稳态。暂稳态时间由电路自身的参数决定。基于这一特性,单稳态触发器常应用于定时控制和失脉冲检测。下面列举两个具有代表性的实例。一、触摸定时开关触摸式延时开关现在已经广泛应用于楼梯走道的照明电路,结构简单、使用方便、节电效果好。图1所示是利用一片NE555集成电路接成单稳态触发器,以引脚2和引脚3分别作为信号的输入端和输出端,以稳态控制电灯熄灭、暂稳态控制电灯点亮,由此实现触摸定时功能。图中的K 为金属触摸片。初始状态下K

3、端悬空,电容C 1通过NE555引脚7放电而无法聚积电荷,金属片K 上无感应电压。此时引脚3输出为低电平,继电器T 释放,开关T -1断开,电灯不亮。当需要开灯时,用手触碰一下金属片K,人体感应的杂波信号电压由C 2加至电路的触发信号输入端,引起集成电路内部触发器翻转。引脚3输出由低电平变为高电平,继电器T 吸合,开关T -1闭合,电灯点亮。同时,引脚7内部截止,电源开始通过R 对C 1充电,定时开始。图1单稳态触发器构成触摸定时开关电路图经过一定的时间后,当电容C 1上的电压升至电源电压的2/3时,集成电路内部触发器翻转,引脚3输出由高电平变回低电平,继电器释放,电灯熄灭,定时结束。同时,N

4、E555引脚7导通使C 1放电,放电过程对引脚3的输出状态无影响,放电完毕后电路又回复到前述的初始状态。电路的定时长度由C 1和R 确定,约为1.1RC 1。经计算,图1所示电路的定时时间是242s ,约合4min 。图中VD 的作用是对继电器进行稳压保护,可选用1N4148或1N4001型。C 3是为了旁路高频干扰。二、失脉冲检测电路14失脉冲检测电路可对系统进行故障监控,目前应用非常广泛,如医疗仪器中用于监视心脏病人的心跳、脉搏,电力系统中监控发电机组运转速度等等。实际应用中,该电路可以由计数器或者可重复触发单稳态触发器构成。所谓可重复触发,是指单稳态触发器在暂稳态期间,如有新的触发信号输

5、入,则暂稳态时间自该输入时刻重新起算。因此,若触发信号重复输入,则电路可以长期处于暂稳态。图2所示即是利用一片可重复触发单稳态触发器集成电路74122,对微处理器(MPU实施监控。 图2单稳态触发器构成失脉冲检测电路图图中74122采用外部定时电阻连接方式,R、C分别是外接定时电阻和外接定时电容。组合输入端A1、A2接地,B1和Q分别作为信号输入端和输出端,其中B1为上升沿触发。R D是清零端,低电平有效。开关S闭合后,74122结束清零状态开始工作。当MPU正常工作时,循环运转的主程序定时通过特定的I/O接口对B1发送触发信号。因信号发送周期小于暂稳态时间,电路持续处于暂稳态,Q端持续输出高

6、电平。一旦出现外界干扰或系统内部故障,造成MPU的触发信号不再发出或者发出周期突变而超过了暂稳态时间,电路便在暂稳态结束后回复稳态,使内部触发器发生翻转,在Q 端输出低电平。这个低电平输入Reset端强迫MPU自动复位。电路暂稳态时间由C和R确定,约为0.7RC。图中R S为限流电阻。三、小结单稳态触发器具有从暂稳态自动回复的特性,因而在自动控制领域应用广泛。构成单稳态触发器有多种方法,最常用的是直接选取集成单稳态芯片或用555时基电路实现。其中不同型号的集成单稳态触发器对外接阻容元件参数都有一定限制,使用时应参考产品手册。参考文献1郑凤翼.电工识图M.北京:人民邮电出版社,2000.2于晓平.数字电子技术M.北京:科学出版社,2004.3张申科,崔葛瑾.数字电子技术基础M.北京:电子工业出版社,2005.(责任编辑:王振平(上接第33页伍人.山东地区史前文化发展及相关问题J.文物,1982,(10.韩榕.胶东史前文化初探C.山东史前文化论文集.济南:齐鲁书社,1986.严文明.胶东原始文化初探C.山东史前文化论文集.济南:齐鲁书社,1986.栾丰实.东夷考古M.第82页.济南:山东大学出版社,1996.2李步青.山东蓬莱发现打制石器J.考古,1983,(1.3新华社.山东长岛发现古人类化石N.光明日报,1988/9/15.4山东省博物馆.山东蓬莱紫荆山遗址试掘简报J.考古,