在電子電路中。其雙穩態電路的特點是：在沒有外來觸發信號的作用下，電路始終處於原來的穩定狀態。在外加輸入觸發信號作用下，雙穩態電路從一個穩定狀態翻轉到另一個穩定狀態。由於它具有兩個穩定狀態，故稱為雙穩態電路。雙穩態電路在自動化控制中有著廣泛的套用。
基本介紹
- 中文名：雙穩態電路
- 外文名：bistable circuit
圖例,套用,
圖例
由兩個或非門組成，有兩個輸入端和兩個輸出端
圖 1 是用分立元件構成雙穩態電路的基本形式，圖 2 是電路中各點電壓波形。
圖1
圖2電晶體 PNP 型 V1 、 V2 是二個反相器。交叉耦合構成雙穩態電路，每個反相器的輸出端通過電阻分別耦合到另一個反相器的輸入端。由於反相器的輸入和輸出信號是反相的，很容易形成二個穩定狀態： V1 截止 V2 導通。這是一個穩定狀態；反之， V1 導通， V2 截止，這又是一個穩定狀態； Rc1 、 Rc2 是 V1 、 V2 的負載電阻， Rk1 、 Rk2 是二個電晶體級間耦合電阻。為了保證電晶體快速截止，用 RB1 、 RB2 及電源 EB 為各個電晶體的基極提供反偏置。兩管集電極的 A 點和 B 點是兩個輸出端，這種電路一般是對稱的，即 Rc1=Rc2,RB2=RB2 ，兩管參數亦應相同。
圖 3 是用積體電路與非門構成的雙穩態電路 ( 又稱 R-S 觸發器 ) 。它是由與非門 1 、門 2 交叉耦合組成。它有兩個穩定狀態：一個是門 1 導通、門 2 截止，輸出端 Q=0 ，ō =1 ；另一個穩定狀態是門 1 截止、門 2 導通，輸出端 Q=1 ，ō =0 。如果不考慮輸入觸發信號的作用，當門 1 導通，門 2 截止時， Q 端的低電平反饋到門 2 的輸入端，保證門 2 的截止，同時ō端的高電平又反饋到門 1 的輸入端，保證門 1 的導通，因而這一穩定狀態得以保持住；同理，門 1 截止，門 2 導通，亦能保持住這一穩定狀態。
假如門 1 導通，門 2 截止，在 S 端施如一負脈衝，門 1 從導通變為截止， Q 端從 O 變成 1 ，這個高電平加到門 2 的輸入端，使門 2 從截止變為導通， Q 端從高電平變為低電平，又反饋到門 1 的輸入端。即使撤除外加的觸發脈衝，電路也將保持門 1 截止、門 2 導通的穩定狀態。同理。當門 l 截止、門 2 導通時，從 R 端外加一觸發脈衝，則成了門 1 導通、門 2 截止的另一穩定狀態。
圖 4 是用 D 觸發器構成的雙穩態電路。 D 觸發器有兩個互補的輸出端 Q 與 Q ，可構成兩個穩定狀態：當 Q=1 時，ō =0 ，反之當 Q=0 時，ō =1 。圖中將ō端與數據連線埠相連，即構成一雙穩態電路。假定此時 D 觸發器 Q=0 ，ō =1 ，從觸發端 CL 輸入一正脈衝，觸發器將 D 端高電平送入觸發器，觸發器翻轉， Q 端變為 1 、 Q 端變為 0 。如果撤去外加觸發信號，電路就保持在 Q=1 ， Q=0 的穩定狀態。如果再在 CL 端輸入一正脈衝信號，將 D 端低電平送入觸發器， Q 為 0 ， Q 為 1 ，電路保持在這一穩定狀態。從圖中可知，此時的觸發器構成的雙穩態電路的翻轉與置位端 S 、復位端 R 無關。
圖 5 是用 D 觸發器構成的另一種雙穩態路。 S 是置位端，在 S 端加一正電壓，使 D 觸發器置位， Q=1 ， Q=0 ； R 是復位端，在 R 端加一正電壓， D 觸發器復位， Q=0 ， Q=1 。所以，分別在 S 端、 R 端外加一正電壓後 ( 注意，外加電壓一旦產生作用，須立即撤除 ) ，電路從一種穩定狀態翻轉到另一種穩定狀態。該雙穩定電路與觸發端 CL 、數據端 D 無關。
圖 6 是用十進制計數/脈衝分配器 CD4017 構成的雙穩態電路。電路通電後， VDD 經 C 、 R 微分後產生一尖峰正脈衝作用於復位端 R ，迫使 IC 復位， Yo=1 ， Y1=0 ，這是第一種穩定狀態；若在觸發端 CL 外加一正脈衝， IC 翻轉 Yo=0,Y1=l 。這是第二種穩定狀態，即使撤去正脈衝，電路仍保持此狀態。在 CL 端再外加一正脈衝， IC 又翻轉 Y1=0 ， Y2=1 ， Y2 端的高電平經二極體 D 反饋至 R 端、 IC 復位， Yo=1 ． Y1=0 ，電路恢復到第一種穩定狀態。
圖 7 是用集成運算放大器 F007 構成的雙穩態電路。當無觸發脈衝時，輸出由於 D1 、 D2 及正反饋作用，保持在高電平，處於穩定狀態。如果輸入一正觸發脈衝，則輸出電壓由高電平，下降到低電平，由於正反鎖與 D2 的作用，自保在低電平上，處於另一穩態。加一負觸發脈衝．由於正反饋與 D1 作用，電路又處於高電平保持狀態。電阻 R2 用來確定觸發電平。該圖中輸出的高低電平值，由二極體的管壓降而定。
套用
雙穩態電路具有記憶一位二值信號的功能，常用來構成暫存器、計數器、分頻器等邏輯部件，在數字系統和各類電子設備中得到廣泛套用。
