RC微分电路也常用在单稳态触发器电路中,常见的微分型单稳态触发电路如图13.1所示。
图13.1 常见的微分型单稳态触发电路
从图13.1可知,其由一个与非门、一个非门、一个电阻和一个电容组成。只要输入V IN 有足够宽的负脉冲,则输出V OUT 将产生宽度t w 由时间常数决定的定时脉冲,相关的输入与输出波形如图13.2所示。
图13.2 相关的输入与输出波形
在t 0 时刻之前(空闲状态),输入V IN 为高电平,假设“与非门”的另一输入引脚为高电平,则“与非门”的输出V A 为低电平(全1为0),而“非门”的输入V B 由电阻R 1 下拉到地(低电平),因此输出V OUT 为高电平,此时环路为 初始稳定状态 ,如图13.3所示。
图13.3 电路的初始稳定状态
当t 0 时刻到来时,输入V IN 翻转为低电平,则“与非门”的输出变为高电平(有0为1),由于电容C 1 两端的电压不能突变,因此“非门”的输入也为高电平,即V B 大于V IH (非门输入高电平阈值电压),继而导致“非门”的输出V OUT 翻转为低电平,这样“与非门”的另一输入引脚也为低电平,此时为电路的触发翻转状态,如图13.4所示。
图13.4 电路的触发翻转状态
在电路的触发翻转状态下,如果将输入V IN 翻转为高电平(如t 1 时刻),或者多次进行电平翻转(如t 2 时刻),对电路的输出状态也是没有任何影响的,因为“与非门”的逻辑是“有0为1”,也因此称该电路为 不可重复触发单稳态触发器 ,此时为电路的暂态维持状态,如图13.5所示。
图13.5 电路的暂态维持状态
电路的暂态维持状态并非是稳定的,从图13.5可以看出,“与非门”的输出V A 为高电平,相当于一个电源,它将会通过电阻R 1 对电容C 1 进行充电,则“非门”的输入电位V B 逐渐下降,如图13.6所示。
当V B 小于“非门”的V IL (非门输入低电平阈值电压)时,“非门”的输出翻转为高电平,继而使“与非门”的另一输入引脚也为高电平,此时电路恢复到初始的稳定状态,如图13.7所示。
图13.6 定时电容充电过程
图13.7 恢复到初始的稳定状态
需要注意的是:当“与非门”的输出翻转为低电平时(相当于接地,电压值大约为0V),由于电容C 1 已经充了电(极性左正右负),因此V B 电位会低于0V(负电压),此时电容C 1 通过R 1 放电,V B 电位开始上升,如图13.8所示。
图13.8 定时电容的放电状态
当电容C 1 放电完毕后,其两端的电位均为低电平0V,回到最开始的稳定状态。
我们用图13.9所示的电路参数仿真一下。
图13.9 仿真电路图
仿真电路的输入与输出波形如图13.10所示。
图13.10 仿真电路的输入与输出波形