CN104393855B - 一种三稳态触发器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子电路技术领域，具体地说涉及一种三稳态触发器，包括三稳态电路、触发引导电路、信号发生器和电源，所述三稳态电路分别与电源和触发引导电路的一端连接，所述触发引导电路的另一端与信号发生器连接，所述三稳态电路由三个三极管相互连接组成的三级稳态电路，其中，每一级的三极管的集电极还通过耦合电阻与其他两级三极管的基极输入端连接，所述三极管的集电极还通过负载电阻与电源串联连接。本发明的三稳态触发器的工作状态变换灵活，可顺序翻转，功能实现容易，电路结构简单，应用广泛。

Description

一种三稳态触发器
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体地说涉及一种三稳态触发器。
背景技术
在电子电路中，单稳态电路是指只有一个稳定状态，触发翻转后经过一段时间会回到原来的稳定状态；双稳态电路是指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，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；三稳态电路是指在没有外来触发信号的作用下只有一级的输出端为高电平，其他两级的输出为低电平，并保持这种稳定状态，当通过外加触发信号的作用下，三稳态电路将会发生翻转达到新的稳定状态，即变成另一级输出为高电平，其余两级为低电平，通过增加触发引导电路进行控制三稳态电路的逐级顺序翻转，这是对双稳态触发器的重要发展，对于此类三稳态触发器的电路，目前很少有关于三稳态的阐述和应用，三稳态触发器在数字电路中，将发挥十分重要的作用。
发明内容
本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种任何一级输出高电平、其他另外两级输出低电平、且变换灵活、操作方便的三稳态触发器，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种三稳态触发器，其特征在于：包括三稳态电路、触发引导电路、信号发生器和电源，所述三稳态电路分别与电源和触发引导电路的一端连接，所述触发引导电路的另一端与信号发生器连接，所述三稳态电路由三个三极管相互连接组成的三级稳态电路，其中，每一级的三极管的集电极还通过耦合电阻与其他两级三极管的基极输入端连接，所述三极管的集电极还通过负载电阻与电源串联连接。
优选地，所述触发引导电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2和电容C3，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3的阴极并联连接后与信号发生器连接，电阻R1的一端与电容C1的一端并联后与二极管D1的阳极连接，电阻R1、电容C1的另一端分别与三稳态电路连接，电阻R2的一端与电容C2的一端并联后与二极管D2的阳极连接，电阻R2、电容C2的另一端分别与三稳态电路连接，电阻R3的一端与电容C3的一端并联后与二极管D3的阳极连接，电阻R3、电容C3的另一端分别与三稳态电路连接。
优选地，所述三稳态电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、负载电阻R10、负载电阻R11和负载电阻R12，所述电阻R4与电阻R5并联后一端与三极管Q1的基极串联连接，电阻R6与电阻R7并联后一端与三极管Q2的基极串联连接，电阻R8与电阻R9并联后一端与三极管Q3的基极串联连接，所述三极管Q1的基极还与电容C1的另一端串联连接，三极管Q1集电极通过负载电阻R10与电源连接，三极管Q1集电极还分别与电阻R2的另一端、电阻R6的另一端、电阻R8的另一端连接，所述三极管Q2的基极还与电容C2的另一端串联连接，三极管Q2集电极通过负载电阻R11与电源连接，三极管Q2集电极还分别与电阻R3的另一端、电阻R4的另一端、电阻R9的另一端连接，所述三极管Q3的基极还与电容C3的另一端连接，三极管Q3集电极通过负载电阻R12与电源连接，三极管Q3集电极还分别与电阻R1的另一端、电阻R5的另一端、电阻R7的另一端连接，所述三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的发射极分别与地连接。
优选地，所述电源的电压为+5～+15V。
优选地，所述信号发生器输出的信号为矩形脉冲信号。
优选地，所述信号发生器输出的矩形脉冲信号的电平为0～+10V，频率为10kHz～10MHz。
本发明进一步优选地，所述信号发生器输出的电平为TTL电平或CMOS电平。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的三稳态触发器的工作状态变换灵活，功能实现容易，电路结构简单，应用广泛。
(2)本发明的触发器工作电压范围大、工作状态稳定。
(3)可以实现不同组合的电平，可实现译码、延时、整形等方面电路的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种三稳态触发器的结构示意图。
图2是本发明一种三稳态触发器的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2，一种三稳态触发器，包括三稳态电路1、触发引导电路2、信号发生器3和电源4，所述三稳态电路1分别与电源4和触发引导电路2的一端连接，所述触发引导电路2的另一端与信号发生器3连接，所述三稳态电路1由三个三极管相互连接组成的三级稳态电路，其中，每一级的三极管的集电极还通过耦合电阻与其他两级三极管的基极输入端连接，所述三极管的集电极还通过负载电阻与电源串联连接。
参见图1和图2，在本发明实施例中，为了使三稳态电路1按照一定的顺序翻转，本发明采用了触发引导电路，所述触发引导电路2包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2和电容C3，所述二极管D1、二极管D1、二极管D3的阴极并联后与信号发生器3连接，电阻R1的一端与电容C1的一端并联后与二极管D1的阳极连接，电阻R1、电容C1的另一端分别与三稳态电路1连接，电阻R2的一端与电容C2的一端并联后与二极管D2的阳极连接，电阻R2、电容C2的另一端分别与三稳态电路1连接，电阻R3的一端与电容C3的一端并联后与二极管D3的阳极连接，电阻R3、电容C3的另一端分别与三稳态电路1连接。
参见图2，在本发明实施例中，采用三个三极管相互连接组成的三级输出的稳态触发电路，在三稳态电路1中包括三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3，三极管Q1为第一级、三极管Q2为第二级、三极管Q3为第三级，所述三稳态电路1还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、负载电阻R10、负载电阻R11、负载电阻R12，所述电阻R4与电阻R5并联后一端与三极管Q1的基极串联连接，电阻R6与电阻R7并联后一端与三极管Q2的基极串联连接，电阻R8与电阻R9并联后一端与三极管Q3的基极串联连接，所述三极管Q1的基极还与电容C1的另一端串联连接，三极管Q1集电极通过负载电阻R10与电源4连接，三极管Q1集电极还分别与电阻R2的另一端、电阻R6的另一端、电阻R8的另一端连接，所述三极管Q2的基极还与电容C2的另一端串联连接，三极管Q2集电极通过负载电阻R11与电源4连接，三极管Q2集电极还分别与电阻R3的另一端、电阻R4的另一端、电阻R9的另一端连接，所述三极管Q3的基极还与电容C3的另一端串联连接，三极管Q3集电极通过负载电阻R12与电源4连接，三极管Q3集电极还分别与电阻R1的另一端、电阻R5的另一端、电阻R7的另一端连接，所述三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的发射极分别与地连接，本发明中，电源4输出VCC的电压为+5～+15V，电源4输出VCC电压通过负载电阻R10、负载电阻R11、负载电阻R12为三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3提供正常状态工作时的工作电压。
作为本发明的最佳实施例，所述信号发生器3输出的信号为矩形脉冲信号，其输出的电平为0～+10V，频率为10kHz～10MHz，为了提高触发器工作的稳定性和可靠性，信号发生器3输出的电平为TTL电平或CMOS电平。
以下对本发明的工作原理作进一步阐述，在本发明中，所述三稳态电路1采用三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3构成的三级稳态电路，只要有任何一级的三极管集电极输出端为高电平，其他另外两级则输出低电平；当三极管Q1的集电极输出的电平为高电平时，通过电阻R6耦合输入至三极管Q2以及通过电阻R8耦合输入至三极管Q3，使得三极管Q2和三极管Q3的基极输入端加有正偏压而导通，此时三极管Q2的集电极和三极管Q3的集电极则输出低电平；当三极管Q2和三极管Q3的输出的低电平电压时，三极管Q2输出的低电平电压通过电阻R4耦合输入三极管Q1的基极，以及三极管Q3输出的低电平电压通过电阻R5耦合输入三极管Q1的基极，使三极管Q1的基极输入端为零偏压而截止，其三极管Q1输出为高电平。这是电路的一种稳定状态。同理，三极管Q2输出为高电平时，则有三极管Q1和三极管Q3输出为低电平；当三极管Q3输出为高电平时，则有三极管Q1和三极管Q2输出为低电平。因此，本发明的三稳态触发器具有三种稳定状态输出。
在本发明中，为了使三稳态电路1按照一定的顺序翻转，本发明采用了触发引导电路2，触发引导电路2由电阻、电容和二极管构成，当信号发生器4输出触发脉冲时三稳态电路1顺序翻转；当第一级三极管Q1输出为高电平时，三极管Q2和三极管Q3则输出低电平，此时三极管Q1输出的高电平通过R2对C2进行充电，而三极管Q2的输出为低电平，则不能通过电阻R3对电容C3充电，三极管Q3的输出也为低电平，也不能通过电阻R1对对电容C1充电，只有电容C2充有电压，此时，当信号发生器4输出的触发脉冲到来时(低电平有效)，只有二极管D2能导通，电容C2的电压加到三极管Q2的基极输入端，此时对于三极管Q2的基极来说，获得反偏的电压，三极管Q2转为截止并输出高电平，从而使三极管Q1和三极管Q3饱和，并输出低电平。
第二级三极管Q2输出的高电平通过电阻R3对电容C3充电，当信号发生器4输出的触发脉冲到来时(低电平有效)，只有二极管D3能导通，电容C3的电压加到三极管Q3的基极输入端,此时对于三极管Q3的基极来说，获得反偏的电压，三极管Q3转为截止并输出高电平，从而使三极管Q1和三极管Q2饱和，并输出低电平。
第三级三极管Q3输出的高电平通过电阻R1对电容C1充电，当信号发生器4输出的触发脉冲到来时(低电平有效)，只有二极管D1能导通，电容C1的电压加到三极管Q1的基极输入端，此时对于三极管Q1的基极来说，获得反偏的电压，三极管Q1转为截止并输出高电平，从而使三极管Q3和三极管Q3饱和，并输出低电平。
本发明的三稳态触发器通过触发引导电路2控制三稳态电路1按顺序逐级翻转，可以在译码或编码、延时、整形等方面电路的进行广泛应用。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种三稳态触发器，其特征在于：包括三稳态电路、触发引导电路、信号发生器和电源，所述三稳态电路分别与电源和触发引导电路的一端连接，所述触发引导电路的另一端与信号发生器连接，所述三稳态电路由三个三极管相互连接组成的三级稳态电路，其中，每一级的三极管的集电极还通过耦合电阻与其他两级三极管的基极输入端连接，所述三极管的集电极还通过负载电阻与电源串联连接；所述触发引导电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2和电容C3，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3的阴极并联连接后与信号发生器连接，电阻R1的一端与电容C1的一端并联后与二极管D1的阳极连接，电阻R1、电容C1的另一端分别与三稳态电路连接，电阻R2的一端与电容C2的一端并联后与二极管D2的阳极连接，电阻R2、电容C2的另一端分别与三稳态电路连接，电阻R3的一端与电容C3的一端并联后与二极管D3的阳极连接，电阻R3、电容C3的另一端分别与三稳态电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种三稳态触发器，其特征在于：所述三稳态电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、负载电阻R10、负载电阻R11和负载电阻R12，所述电阻R4与电阻R5并联后一端与三极管Q1的基极串联连接，电阻R6与电阻R7并联后一端与三极管Q2的基极串联连接，电阻R8与电阻R9并联后一端与三极管Q3的基极串联连接，所述三极管Q1的基极还与电容C1的另一端串联连接，三极管Q1集电极通过负载电阻R10与电源连接，三极管Q1集电极还分别与电阻R2的另一端、电阻R6的另一端、电阻R8的另一端连接，所述三极管Q2的基极还与电容C2的另一端串联连接，三极管Q2集电极通过负载电阻R11与电源连接，三极管Q2集电极还分别与电阻R3的另一端、电阻R4的另一端、电阻R9的另一端连接，所述三极管Q3的基极还与电容C3的另一端连接，三极管Q3集电极通过负载电阻R12与电源连接，三极管Q3集电极还分别与电阻R1的另一端、电阻R5的另一端、电阻R7的另一端连接，所述三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的发射极分别与地连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种三稳态触发器，其特征在于：所述电源的电压为+5～+15V。
4.根据权利要求1所述的一种三稳态触发器，其特征在于：所述信号发生器输出的信号为矩形脉冲信号。
5.根据权利要求4所述的一种三稳态触发器，其特征在于：所述信号发生器输出的矩形脉冲信号的电平为0～+10V，频率为10kHz～10MHz。
6.根据权利要求4所述的一种三稳态触发器，其特征在于：所述信号发生器输出的电平为TTL电平或CMOS电平。
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