单稳态多谐振荡器电路及波形

多谐振荡器是同步或异步的顺序再生电路，广泛用于电子定时应用

多谐振荡器产生类似于对称或非对称方波的输出波形，因此是最常用的是所有方波发生器。多谐振荡器属于一类通常称为“弛豫振荡器”的振荡器。

一般来说，离散多谐振荡器由两个晶体管交叉耦合的开关电路组成，其设计使其中的一个或多个输出作为输入反馈到另一个晶体管，电阻和电容（ RC ）网络连接在一起，产生反馈电路。

多谐振荡器有两种不同的电气状态输出“高”状态和输出“低”状态，根据多谐振荡器的类型给它们提供稳定或准稳态。一种这样的两状态脉冲发生器配置称为单稳态多谐振荡器。

MOSFET单稳态

单稳态多谐振荡器只有ONE稳定状态（因此它们的名称：“Mono”），并在外部触发时产生单个输出脉冲。单稳态多谐振荡器仅在 RC 耦合电路的时间常数确定的一段时间后才返回其初始且稳定状态。

考虑左侧的MOSFET电路。电阻 R 和电容 C 构成 RC 定时电路。 N沟道增强型MOSFET由于电容两端的电压而导通，漏极连接LED也“接通”。

当开关闭合时，电容器短路，因此放电同时MOSFET的栅极短路接地。 MOSFET和LED都切换为“OFF”。当开关闭合时，电路将始终处于“OFF”状态并处于“不稳定状态”。

当开关打开时，完全放电的电容器开始通过电阻器充电， R 以由电阻 - 电容网络的 RC 时间常数确定的速率。一旦电容器充电电压达到MOSFET栅极的较低阈值电压电平，MOSFET就会“接通”并点亮LED，使电路恢复到稳定状态。

然后应用开关导致电路进入其不稳定状态，而 RC 网络的时间常数在预设的定时周期后将其恢复到稳定状态，从而产生一个非常简单的“一次性”或单稳态多谐振荡器MOSFET电路。

单稳态多谐振荡器或“单次多谐振荡器”，也称为“单稳态多谐振荡器”，用于生成指定宽度的单个输出脉冲，或者当应用合适的外部触发信号或脉冲 T 时，“HIGH”或“LOW”。该触发信号启动一个定时周期，使单稳态输出在定时周期开始时改变其状态，并保持在第二状态。

单稳态的定时周期由定时电容的时间常数， C T 和电阻 R T 直到它复位或返回到其原始（稳定）状态。然后单稳态多谐振荡器将无限期地保持在该原始稳定状态，直到接收到另一个输入脉冲或触发信号。然后，单稳态多谐振荡器仅具有ONE稳定状态，并且响应于单个触发输入脉冲经历完整周期。

单稳态多谐振荡器电路

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基本集电极耦合晶体管单稳态多谐振荡器电路及其相关波形如上所示。首次上电时，晶体管 TR2 的基极通过偏置电阻连接到 Vcc ， R T 从而使晶体管“完全导通”并进入饱和状态，同时在此过程中将 TR1 “关闭”。然后，这表示具有零输出的电路“稳定状态”。因此，流入 TR2 的饱和基极端的电流将等于 Ib =（Vcc - 0.7）/ R T 。

如果现在在输入端施加负触发脉冲，脉冲的快速衰减边沿将直接通过电容， C1 到晶体管的基极， TR1 通过阻塞二极管将其“打开”。之前 Vcc 的 TR1 的集电极快速下降到零伏以下，有效地使电容 C T 反向其板上的电荷为-0.7v。该动作导致晶体管 TR2 现在在 X 处具有负基极电压，从而将晶体管完全“关断”。然后，这表示电路第二状态，“不稳定状态”，输出电压等于Vcc。

定时电容， C T 开始放电这个-0.7v通过定时电阻 R T ，试图充电到电源电压 Vcc 。晶体管 TR2 底部的负电压开始以 R T C T 组合。当 TR2 的基极电压增加回到 Vcc 时，晶体管开始导通，这样再次“关闭”晶体管 TR1 ，结果在单稳态多谐振荡器中自动返回其原始稳定状态，等待第二个负触发脉冲再次重启过程。

单稳态多谐振荡器可产生非常短的脉冲或多较长的矩形波形，其前沿随外部施加的触发脉冲随时间上升，其后沿取决于所用反馈元件的 RC 时间常数。此 RC 时间常数可随时间变化，以产生一系列脉冲，这些脉冲相对于原始触发脉冲具有受控的固定时间延迟，如下所示。

单稳态多谐振荡器波形

Monostable Multivibrators的时间常数可以通过改变值来改变电容器， C T 电阻器， R T 或两者。单稳态多谐振荡器通常用于增加脉冲宽度或在电路内产生时间延迟，因为输出信号的频率始终与触发脉冲输入的频率相同，唯一的区别是脉冲宽度。

TTL / CMOS单稳态多谐振荡器

除了从单个分立元件（如晶体管）生产单稳态多谐振荡器外，我们还可以使用常用的集成电路构建单稳态电路。以下电路显示了如何使用两个2输入逻辑“NOR”门构建基本单稳态多谐振荡器电路。

NOR门单稳态

首先假设触发输入在逻辑电平“0”为低电平，以便第一个 NOR 门 U1的输出在逻辑电平“1”处为高电平，（NOR门控原理）。电阻 R T 连接到电源电压，因此也等于逻辑电平“1”，这意味着电容 C T 在两个板上都有相同的电荷。因此，结 V1 等于该电压，因此第二 NOR 门 U2 的输出在逻辑电平“0”将为低电平。然后，这表示电路“稳定状态”，输出为零。

当在 t 0 时向输入施加正触发脉冲时，第一个 NOR 门 U1 的输出变为低电平，电容器的左侧板 C T 从而放电电容器。由于电容器的两个极板现在处于逻辑电平“0”，因此第二个 NOR 门的输入也是如此， U2 导致输出等于逻辑电平“ 1” 。然后，这表示电路第二状态，“不稳定状态”，输出电压等于+ Vcc。

第二个 NOR 门， U2 将保持第二个不稳定状态，直到定时电容通过电阻充电， R T 达到 U2 的最小输入阈值电压（约2.0） V）使其改变状态，因为逻辑电平“1”值现已出现在其输入上。这会使输出复位为逻辑“0”，然后反馈（反馈环路）到 U2 的一个输入。此操作会自动将单稳态返回到其原始稳定状态，并等待第二个触发脉冲再次重新启动计时过程。

NOR门单稳态波形

然后给出一个电路时间周期的等式：

其中， R 在法拉的Ω和 C 中。

我们还可以使用专用IC制作单稳态脉冲发生器，并且已经有专用的集成电路，如74LS121标准单触发单稳态多谐振荡器或74LS123或4538B可重触发单稳态多谐振荡器，可产生输出脉冲宽度通过仅使用两个外部 RC 时序分量，从低至40纳秒到28秒，脉冲宽度给定为： T = 0.69RC ，以秒为单位。

74LS121单稳态发生器

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此单稳态脉冲发生器IC可配置为产生输出脉冲上升沿触发脉冲或下降沿触发脉冲。 74LS121可产生大约10ns至大约10ms宽的脉冲宽度，最大定时电阻为40kΩ，最大定时电容为1000uF。

单稳态多谐振荡器

然后总结一下，单稳态多谐振荡器电路只有ONE稳定状态，使其成为“一次性”脉冲发生器。当由短暂的外部触发脉冲触发时，无论是正还是负。

一旦触发，单稳态改变状态并保持在第二状态一段时间由 RC <的预设时间段确定/ span>使用的反馈计时组件。一个时间周期已过，单稳态自动返回到原来的低状态，等待第二个触发脉冲。

单稳态多谐振荡器因此可被视为触发脉冲发生器，通常用于产生时间延迟一个电路作为输出信号的频率与触发脉冲输入的频率相同，唯一的区别就是脉冲宽度。

“单稳态多谐振荡器”的一个主要缺点是应用之间的时间。下一个触发脉冲必须大于电路的预设 RC 时间常数，以允许电容充电和放电时间。

在下一个关于多谐振荡器的教程中，我们将看一个具有TWO稳定状态的状态，需要两个触发脉冲从一个稳定状态切换到另一个稳定状态。这种类型的多谐振荡器电路称为双稳态多谐振荡器，也称为“触发器”。