雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是脈沖和數(shù)字電路中常用的基本觸發(fā)器之一。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)是具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，并且在外加觸發(fā)信號(hào)的作用下，可以由一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種穩(wěn)定狀態(tài)。在沒有外加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，現(xiàn)有狀態(tài)將一直保持下去，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由晶體管、數(shù)字電路或時(shí)基電路等構(gòu)成。
一、晶體管雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
下圖所示為晶體管雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路
它是由VT1，VT2兩個(gè)晶體管交叉耦合組成。R5，R3是VT1的基極偏置電阻，R2，R6是VT2的基極偏置電阻，R1，R4分別是兩管的集電極電阻。輸出信號(hào)可以從兩個(gè)晶體管的集電極取出，兩管輸出信號(hào)相反。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)質(zhì)上是由兩級(jí)共射極開關(guān)電路組成，并形成正反饋回路，電路如下圖所示，VT2的集電極輸出端又通過R5反饋到VT1的基極輸入端。
1、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作過程
雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)是：要么VT1導(dǎo)通，VT2截止；要么VT2導(dǎo)通，VT1截止。1）VT1導(dǎo)通，VT2截止時(shí)的情況
因?yàn)閂T1導(dǎo)通，Uc1=0V，VT2因無基極偏流而截至，此時(shí)Uc2=+VCC，通過R5向VT1提供基極偏流，使VT1保持導(dǎo)通，如下圖所示，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。
1）VT2導(dǎo)通，VT1截止時(shí)的情況
因?yàn)閂T2導(dǎo)通，Uc2=0V，VT1因無基極偏流而截至，此時(shí)Uc1=+VCC，通過R2向VT2提供基極偏流，使VT2保持導(dǎo)通，如下圖所示，電路處于另一種穩(wěn)定狀態(tài)。
2、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)方式
雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)方式有單端觸發(fā)和計(jì)數(shù)觸發(fā)兩種。
1）單端觸發(fā)
單端觸發(fā)就是把兩路觸發(fā)脈沖分別加到兩個(gè)晶體管的基極，如下圖所示，該單端觸發(fā)電路采用的是將負(fù)脈沖加至導(dǎo)通管基極使其截止的方法，C1與R7，C2與R8分別組成兩路觸發(fā)脈沖的微分電路，二極管VD1，VD2隔離正脈沖，只允許負(fù)脈沖加到晶體管基極。
觸發(fā)過程如下：
設(shè)電路處于VT1導(dǎo)通，VT2截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)在左側(cè)觸發(fā)端加入一脈沖時(shí)，經(jīng)C1，R7微分，其上升沿和下降沿分別產(chǎn)生正、負(fù)脈沖。正脈沖被VD1隔離，負(fù)脈沖則經(jīng)過VD1加至導(dǎo)通管VT1基極使其截止。VT1的截止又迫使VT2導(dǎo)通，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為另一穩(wěn)定狀態(tài)。同理，當(dāng)在右側(cè)觸發(fā)端加入一脈沖時(shí)，使導(dǎo)通管VT2截止，VT1導(dǎo)通，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)。下圖所示為單端觸發(fā)工作波形。
2）計(jì)數(shù)觸發(fā)
計(jì)數(shù)觸發(fā)電路如下圖所示，與單端觸發(fā)電路不同的是，計(jì)數(shù)觸發(fā)電路只有一個(gè)觸發(fā)輸入端，并且微分電阻R7，R8不接地而是改接至本側(cè)晶體管集電極。
當(dāng)觸發(fā)端加上觸發(fā)脈沖時(shí)，經(jīng)微分后產(chǎn)生的負(fù)脈沖使導(dǎo)通管截止，而對(duì)截止管不起作用。因此，每一個(gè)觸發(fā)脈沖都使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，電路波形如下圖所示，電阻R7，R8起引導(dǎo)作用，使每次負(fù)脈沖只加到導(dǎo)通管基極，保證電路可靠翻轉(zhuǎn)。
相關(guān)資料：一文解析雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)工作原理
二、門電路構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
用數(shù)字電路中的門電路可以方便的構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，而且無需外圍元件，無需調(diào)試，電路簡(jiǎn)潔可靠。
1、或非門構(gòu)成的RS型雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
將兩個(gè)或非門電路交叉耦合，可以構(gòu)成RS型雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。如下圖所示。它具有兩個(gè)觸發(fā)輸入端：R為置0輸入端。S為置1輸入端，1電平觸發(fā)有效；具有兩個(gè)輸出端：Q為原碼輸出端。
當(dāng)R=1，S=0時(shí)，觸發(fā)器被置0，Q=0，當(dāng)S=1，R=0時(shí)，觸發(fā)器被置1，Q=1，當(dāng)S=0，R=0時(shí)，觸發(fā)器輸出狀態(tài)保持不變；當(dāng)S=1，R=1時(shí)，下一狀態(tài)不確定，應(yīng)避免使觸發(fā)器出現(xiàn)這種狀態(tài)。下圖為其真值表。
2、與非門構(gòu)成的RS型雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
將兩個(gè)與非門電路交叉耦合，也可以構(gòu)成RS型雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如下圖所示。它具有兩個(gè)觸發(fā)輸入端：/R為置0輸入端，/S為置1輸入端，0電平觸發(fā)有效；具有兩個(gè)輸出端：Q為原碼輸出端，/Q為反碼輸出端。
當(dāng)/R=0，/S=1時(shí)，觸發(fā)器被置0，Q=0，/Q=1；當(dāng)/R=1，/S=0時(shí)，觸發(fā)器被置1，Q=1，/Q=0，當(dāng)/R=1，/S=1時(shí)，觸發(fā)器輸出狀態(tài)保持不變；當(dāng)/R=0，/S=0時(shí)，下一狀態(tài)不確定，應(yīng)避免使觸發(fā)器出現(xiàn)這種狀態(tài)。下圖為其真值表。
三、D觸發(fā)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
將D觸發(fā)器的反碼輸出端/Q與其自身的數(shù)據(jù)輸入端D相連接，即構(gòu)成了計(jì)數(shù)觸發(fā)式雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如下圖所示。觸發(fā)脈沖由CP端輸入，上升沿觸發(fā)。輸出信號(hào)通常由原碼輸出端Q引出，也可從反碼輸出端/Q輸出。
下圖所示為該雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的工作波形。每一個(gè)觸發(fā)脈沖的上升沿都使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，因此輸出脈沖的個(gè)數(shù)是輸入觸發(fā)脈沖的二分之一。該雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器常被用作二進(jìn)制計(jì)數(shù)單元電路。
四、時(shí)基電路構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
用555時(shí)基電路構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如下圖所示，/S為置1輸入端，0電平觸發(fā)有效，R為置0輸入端，1觸發(fā)電平有效。輸出信號(hào)由555時(shí)基電路的3腳輸出，C1，R1構(gòu)成/S端觸發(fā)信號(hào)微分電路，C2，R2構(gòu)成R端觸發(fā)信號(hào)微分電路。
該電路工作過程為：在Uo=0時(shí)，當(dāng)在/S端加上一個(gè)0電平觸發(fā)脈沖時(shí)，經(jīng)C1，R1微分后產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖至555時(shí)基電路的2腳，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，Uo=1.這之后，當(dāng)在R端加上一個(gè)1電平觸發(fā)脈沖時(shí)，經(jīng)C2，R2微分后產(chǎn)生一個(gè)正脈沖至555時(shí)基電路的6腳，使觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)，又使Uo=0，電路各點(diǎn)波形如下圖所示。
