CN111555736B - 一种混合电路的单稳态触发器及其控制方法 - Google Patents

一种混合电路的单稳态触发器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合电路的单稳态触发器及其控制方法，利用可精确控制时间并能够输出高低电平的数字控制电路来替代传统RC电路，利用多谐振荡器产生的矩形波作为计数器的时钟输入，利用计数器预设定的进位数值可对时钟信号分频，输出不同时间长度的脉冲信号，RS触发器响应于脉冲信号发生翻转，进而改变单稳态触发器输出端的输出电平，便可使得单稳态触发器在暂态与稳态之间发生转换，通过设置计数器的进位数值可精确控制矩形波的脉冲时间，因而能够精确控制单稳态触发器的暂态时间。

Description

一种混合电路的单稳态触发器及其控制方法
技术领域
本发明涉及单稳态触发器，特别涉及一种混合电路的单稳态触发器及其控制方法。
背景技术
单稳态触发器输出低电平的触发信号，使得单稳态触发器的由稳态转换到暂态。
在普通的单稳态触发器电路中，利用电阻-电容电路(Resistor-Capacitancecircuit，RC)充放电，电容和电阻两端的电压逐渐变化，单稳态触发器电路输出端口的与非门，受电压影响超过阀值时，单稳态触发器电路的状态由暂态回到稳态。暂态时间由RC充放电路的时间常数决定，时间常数为电阻值与电容值的乘积。RC充放电路中的电阻、电容一旦选定了，暂态时间便确定了。虽然电路中可采用可调电阻和可调电容，通过旋转电阻电容元件上的调节口改变电阻值电容值，改变时间常数，进而改变暂态时间，但通过旋转调节口的方式调整暂态时间比较粗放，不利于精确控制。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种混合电路的单稳态触发器，解决旋转调节口的方式调整暂态时间比较粗放导致不利于触发器精确控制问题。
技术方案：本发明所述的一种混合电路的单稳态触发器，包括
作为输入端的比较器二反相输入端、作为输出端的RS触发器的Q端以及比较器一的同相输入端；
数字控制电路，数字控制电路包括多谐振荡器和计数器，多谐振荡器电性连接计数器的时钟信号输入端，计数器的进位输出电性连接比较器一的同相输入端；
触发信号的输入电性连接比较器二的反相输入端；
电源与若干电阻串联接地，电阻的阻值大小相等，且每个电阻各占分压电源电压的中的一份，一个电阻连接比较器二的同相输入端，其余的电阻连接比较器一的反相输入端。
进一步的，计数器的进位数值包括二进制、五进制、十进制以及十六进制。
进一步的，多谐振荡器包括彼此串联的与非门1和与非门2，所述与非门1并联有电阻，串联的与非门1和与非门2的两端并联有电容，所述与非门2与计数器的时钟信号输入端电性连接。
技术方案：本发明所述的一种混合电路的单稳态触发器的控制方法，包括以下步骤：
S1，计数器的进位端连接比较器一的同相输入端，2/3V分压点电性连接比较器一的反相输入端，计数器的进位端输出低电平；比较器一的同相输入端电压低于比较器一的反相输入端电压，比较器一输出低电平；连接RS触发器的R输入端；
S2，1/3V分压点连接比较器二的同相输入端，触发信号输入端连接比较器二的反相输入端，触发信号平稳时为高电平；比较器二的同相输入端电压低于比较器二的反相输入端电压，比较器二输出低电平；连接RS触发器的S输入端；
S3，RS触发器置0端低电平有效，电路启动时，与置0端相连接的电容电压为0V，RS触发器输出低电平，同时连接计数器的使能端，计数器输出低电平；电容通过电阻与电源相连进行充电，变为高电平，置0端不再起作用，RS触发器正常工作；
S4，比较器一输出低电平，R输入端为低电平；比较器二输出低电平，S输入端为低电平；RS触发器的输出状态保持为低电平；
S5，触发信号输入电平，出现低电平脉冲，比较器二的同相输入端电压不变，比较器二输出高电平，RS触发器的S输入端变为高电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，RS触发器输出高电平，计数器开始计数；
S6，触发信号输入电平恢复为高电平，比较器二输出低电平，RS触发器的S输入端变为低电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，RS触发器保持高电平输出；单稳态触发器所处状态为暂态；
S7，计数器完成预定的计数，进位端输出高电平，计数器的进位端连接比较器一的同相输入端，2/3V分压点电性连接比较器一的反相输入端，比较器一的同相输入端电压，高于比较器一的反相输入端电压，比较器一输出高电平，连接RS触发器的R输入端；RS触发器输出为低电平，同时连接计数器的使能端，计数器输出低电平，比较器一输出低电平，RS触发器保持为低电平输出，单稳态触发器所处状态为稳态。
进一步的，步骤1中，计数器的进位数值采用反馈清零法和或反馈置数法。
有益效果：本发明单稳态触发器及其控制方法利用可精确控制时间并能够输出高低电平的数字控制电路来替代传统RC电路，利用多谐振荡器产生的矩形波作为计数器的时钟输入，利用计数器预设定的进位数值可对时钟信号分频，输出不同时间长度的脉冲信号，RS触发器响应于脉冲信号发生翻转，进而改变单稳态触发器输出端的输出电平，便可使得单稳态触发器在暂态与稳态之间发生转换，通过设置计数器的进位数值可精确控制矩形波的脉冲时间，因而能够精确控制单稳态触发器的暂态时间。
附图说明
图1是本发明一种混合电路的单稳态触发器实施例的电路图。
具体实施方式
具体如图1所示，是本发明单稳态触发器实施例的电路原理图，RS触发器置0端低电平有效，电路启动时，与置0端相连接的电容电压为0V，RS触发器输出低电平，同时连接计数器的使能端，计数器输出低电平。电容通过电阻与电源相连进行充电，变为高电平，置0端作用无效，RS触发器正常工作。
计数器的进位端连接比较器1的同相输入端，2/3V分压点电性连接比较器1的反相输入端，计数器的进位端低电平输出，比较器1的同相输入端电压，低于比较器1的反相输入端电压，比较器1输出低电平，连接RS触发器的R输入端；1/3V分压点连接比较器2的同相输入端，触发信号输入端连接比较器2的反相输入端，触发信号平稳时为高电平，比较器2的同相输入端电压，低于比较器2的反相输入端电压，比较器2输出低电平，连接RS触发器的S输入端。
比较器1输出低电平，R输入端为低电平；比较器2输出低电平，S输入端为低电平；R＝0，S＝0，Q＝0，RS触发器的输出状态保持，为低电平。
触发信号输入信号，出现低电平脉冲，比较器2的同相输入端电压不变，比较器2输出高电平，RS触发器的S输入端变为高电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，R＝0，S＝1，Q＝1，RS触发器输出高电平，计数器开始计数。
触发信号输入电平恢复为高电平，比较器2输出低电平，RS触发器的S输入端变为低电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，R＝0，S＝0，Q＝1，RS触发器保持高电平输出。此时单稳态触发器所处状态为暂态。
计数器完成预定的计数，进位端输出高电平，计数器的进位端连接比较器1的同相输入端，2/3V分压点电性连接比较器1的反相输入端，比较器1的同相输入端电压，高于比较器1的反相输入端电压，比较器1输出高电平，连接RS触发器的R输入端；R＝1，S＝0，Q＝0，RS触发器输出为低电平。同时连接计数器的使能端，计数器输出低电平，比较器1输出低电平，R＝0，S＝0，Q＝0，RS触发器保持为低电平输出，此时单稳态触发器所处状态为稳态。
本实施例中，由于利用计数器可精确控制矩形波的脉冲时间，因而能够精确控制单稳态触发器的暂态时间。该计数器的进位数值包括二进制、五进制、十进制、十六进制中的至少任一项，计数器基于设定的进位数值可对时钟信号分频，输出对应时间长度的脉冲信号，也可利用反馈清零法或反馈置数法构建任意进制的计数器，以实现对单稳态触发器的暂态时间更加灵活的控制。
单稳态触发器的控制方法，具体控制过程如下：
电路启动时，RS触发器置0端为低电平，RS触发器输出低电平。与置0端相连接的电容，通过电阻与电源相连进行充电，变为高电平，置0端不再起作用，RS触发器正常工作；
计数器进位端低电平输出，连接比较器1同相端，2/3V分压点电性连接比较器1的反相输入端，比较器1输出低电平，连接RS触发器的R输入端，
触发信号输入高电平，连接比较器2的反相输入端，1/3V分压点电性连接比较器2的同相输入端，比较器2输出低电平，RS触发器输出保持低电平。
触发信号输入电平，出现低电平脉冲，比较器2的同相输入端电压不变，比较器2输出高电平，RS触发器的S输入端变为高电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，RS触发器输出高电平，计数器开始计数；
触发信号输入电平恢复为高电平，比较器2输出低电平，RS触发器的S输入端变为低电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，RS触发器保持高电平输出。此时单稳态触发器所处状态为暂态。
计数器完成预定的计数，进位端输出高电平，计数器的进位端连接比较器1的同相输入端，2/3V分压点电性连接比较器1的反相输入端，比较器1的同相输入端电压，高于比较器1的反相输入端电压，比较器1输出高电平，连接RS触发器的R输入端；RS触发器输出为低电平，同时连接计数器的使能端，计数器输出低电平，比较器1输出低电平，RS触发器保持为低电平输出，此时单稳态触发器所处状态为稳态。下面结合具体实施例对本发明方法作进一步阐述。
RS触发器置0端低电平有效，电路启动时，与置0端相连接的电容电压为0V，RS触发器输出低电平，同时连接计数器的使能端，计数器输出低电平。电容通过电阻与电源相连进行充电，变为高电平，置0端不再起作用，RS触发器正常工作；
比较器1输出低电平，R输入端为低电平；比较器2输出低电平，S输入端为低电平；RS触发器的输出状态保持为低电平；
触发信号输入电平，出现低电平脉冲，比较器2的同相输入端电压不变，比较器2输出高电平，RS触发器的S输入端变为高电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，RS触发器输出高电平，计数器开始计数；
触发信号输入电平恢复为高电平，比较器2输出低电平，RS触发器的S输入端变为低电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，RS触发器保持高电平输出。此时单稳态触发器所处状态为暂态。
计数器完成预定的计数，进位端输出高电平，计数器的进位端连接比较器1的同相输入端，2/3V分压点电性连接比较器1的反相输入端，比较器1的同相输入端电压，高于比较器1的反相输入端电压，比较器1输出高电平，连接RS触发器的R输入端；RS触发器输出为低电平，同时连接计数器的使能端，计数器输出低电平，比较器1输出低电平，RS触发器保持为低电平输出，此时单稳态触发器所处状态为稳态。
计数器的n进制，是可以通过计数器进行设置，设置方法有清零和置数的方式，利用拨码开关和与非门8进行计数器的设置，单片四位计数器最多完成十六进制，两片四位计数器最多完成六十四进制，多个计数器可以串接，完成更多的进制。进位信号的周期是时钟信号的n倍。计数器的设置完全数字化，通过设置计数器完成对单稳态触发器的数字控制。

Claims (4)

1.一种混合电路的单稳态触发器的控制方法，其特征在于，所述混合电路单稳态触发器包括：
作为输入端的比较器二反相输入端、作为输出端的RS触发器的Q端以及比较器一的同相输入端；
数字控制电路，数字控制电路包括多谐振荡器和计数器，多谐振荡器电性连接计数器的时钟信号输入端，计数器的进位输出电性连接比较器一的同相输入端；
触发信号的输入电性连接比较器二的反相输入端；
电源与若干电阻串联接地，电阻的阻值大小相等，且每个电阻各占分压电源电压的中的一份，一个电阻连接比较器二的同相输入端，其余的电阻连接比较器一的反相输入端；
所述混合电路的单稳态触发器的控制方法包括以下步骤：
S1，计数器的进位端连接比较器一的同相输入端，2/3V分压点电性连接比较器一的反相输入端，计数器的进位端输出低电平；比较器一的同相输入端电压低于比较器一的反相输入端电压，比较器一输出低电平；连接RS触发器的R输入端；
S2，1/3V分压点连接比较器二的同相输入端，触发信号输入端连接比较器二的反相输入端，触发信号平稳时为高电平；比较器二的同相输入端电压低于比较器二的反相输入端电压，比较器二输出低电平；连接RS触发器的S输入端；
S3，RS触发器置0端低电平有效，电路启动时，与置0端相连接的电容电压为0V，RS触发器输出低电平，同时连接计数器的使能端，计数器输出低电平；电容通过电阻与电源相连进行充电，变为高电平，置0端不再起作用，RS触发器正常工作；
S4，比较器一输出低电平，R输入端为低电平；比较器二输出低电平，S输入端为低电平；RS触发器的输出状态保持为低电平；
S5，触发信号输入电平，出现低电平脉冲，比较器二的同相输入端电压不变，比较器二输出高电平，RS触发器的S输入端变为高电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，RS触发器输出高电平，计数器开始计数；
S6，触发信号输入电平恢复为高电平，比较器二输出低电平，RS触发器的S输入端变为低电平，RS触发器的R输入端电平没有变，为低电平，RS触发器保持高电平输出；单稳态触发器所处状态为暂态；
S7，计数器完成预定的计数，进位端输出高电平，计数器的进位端连接比较器一的同相输入端，2/3V分压点电性连接比较器一的反相输入端，比较器一的同相输入端电压，高于比较器一的反相输入端电压，比较器一输出高电平，连接RS触发器的R输入端；RS触发器输出为低电平，同时连接计数器的使能端，计数器输出低电平，比较器一输出低电平，RS触发器保持为低电平输出，单稳态触发器所处状态为稳态。
2.根据权利要求1所述的混合电路的单稳态触发器的控制方法，其特征在于，计数器的进位数值包括二进制、五进制、十进制以及十六进制。
3.根据权利要求1所述的混合电路的单稳态触发器的控制方法，其特征在于，多谐振荡器包括彼此串联的与非门1和与非门2，所述与非门1并联有电阻，串联的与非门1和与非门2的两端并联有电容，所述与非门2与计数器的时钟信号输入端电性连接。
4.根据权利要求1所述的混合电路的单稳态触发器的控制方法，其特征在于，步骤S1中，计数器的进位数值采用反馈清零法和或反馈置数法。
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