各种形式的双稳态电路 2019-12-17
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定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。
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 l 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。
