單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（Monostable Multivibrator）又稱單穩(wěn)觸發(fā)器、單次觸發(fā)器，它只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在觸發(fā)脈沖作用下，電路能從穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，再自動(dòng)返回到穩(wěn)定狀態(tài)。用D觸發(fā)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，主要是利用D觸發(fā)器的時(shí)鐘控制、數(shù)據(jù)鎖存和輸出反饋等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

電路構(gòu)成及工作過(guò)程

電路構(gòu)成

• 主要元件：一個(gè)D觸發(fā)器、一個(gè)電阻（R）、一個(gè)電容（C）以及必要的門電路（如非門）組成反饋和觸發(fā)控制部分。

• 連接方式：將D觸發(fā)器的Q端通過(guò)非門連接到D端，形成一個(gè)反饋回路。同時(shí)，將觸發(fā)脈沖信號(hào)接入D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端（CLK），電容C和電阻R組成微分電路，用于將觸發(fā)脈沖信號(hào)進(jìn)行微分處理，產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖作為D觸發(fā)器的有效觸發(fā)信號(hào)。

工作過(guò)程

• 穩(wěn)定狀態(tài)：在未施加觸發(fā)脈沖時(shí)，假設(shè)D觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q = 0，Q = 1。由于Q通過(guò)非門連接到D端，所以D = 0。在時(shí)鐘信號(hào)無(wú)有效觸發(fā)（如CLK為低電平或無(wú)觸發(fā)脈沖到來(lái)）時(shí)，D觸發(fā)器保持該狀態(tài)不變，此為穩(wěn)定狀態(tài)。

• 觸發(fā)過(guò)程：當(dāng)施加一個(gè)觸發(fā)脈沖時(shí)，微分電路將觸發(fā)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為窄脈沖，并使D觸發(fā)器的時(shí)鐘端（CLK）產(chǎn)生一個(gè)上升沿（假設(shè)D觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)）。此時(shí)，D觸發(fā)器對(duì)D端的狀態(tài)進(jìn)行采樣，由于D = 0，所以Q = 0，Q = 1。但觸發(fā)脈沖過(guò)后，CLK恢復(fù)低電平，D觸發(fā)器進(jìn)入保持狀態(tài)。不過(guò)，由于電容C和電阻R組成的反饋網(wǎng)絡(luò)以及后續(xù)的邏輯處理（非門反饋），會(huì)改變D觸發(fā)器的輸入條件。

• 暫穩(wěn)態(tài)：在觸發(fā)脈沖作用下，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。實(shí)際上，在觸發(fā)瞬間，D觸發(fā)器的輸出狀態(tài)可能不會(huì)立即改變（取決于觸發(fā)脈沖的寬度和D觸發(fā)器的特性），但反饋回路會(huì)使電路進(jìn)入一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)。隨著電容C的充電或放電過(guò)程，電路會(huì)在一段時(shí)間后自動(dòng)返回到穩(wěn)定狀態(tài)。

• 自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài)：電容C通過(guò)電阻R進(jìn)行充電或放電，當(dāng)電容上的電壓達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)改變D觸發(fā)器的輸入條件。例如，在反饋回路中，電容充電會(huì)使與D端相連的邏輯電平發(fā)生變化，當(dāng)變化到滿足D觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的條件時(shí)，D觸發(fā)器會(huì)從暫穩(wěn)態(tài)返回到穩(wěn)定狀態(tài)（Q = 0，Q = 1）。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間由電阻R和電容C的值決定，即tw=1.1RC（這是一個(gè)近似公式，實(shí)際時(shí)間可能會(huì)因電路參數(shù)和D觸發(fā)器的特性而略有不同）。

關(guān)鍵參數(shù)及影響因素

暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間（tw）

• 公式：tw=1.1RC，其中R是電阻值，C是電容值。

• 影響因素

• 電阻R：電阻R越大，電容C充電或放電的速度越慢，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間tw就越長(zhǎng)。

• 電容C：電容C越大，存儲(chǔ)的電荷量就越多，充電或放電所需的時(shí)間就越長(zhǎng)，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間tw也就越長(zhǎng)。

觸發(fā)脈沖寬度

• 要求：觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)足夠窄，以確保D觸發(fā)器只在觸發(fā)脈沖的上升沿（或下降沿，取決于觸發(fā)方式）被觸發(fā)，而不會(huì)在脈沖的持續(xù)期間受到干擾。如果觸發(fā)脈沖寬度過(guò)寬，可能會(huì)導(dǎo)致D觸發(fā)器在脈沖期間出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。

應(yīng)用場(chǎng)景及優(yōu)缺點(diǎn)

應(yīng)用場(chǎng)景

• 定時(shí)控制：在需要精確控制時(shí)間間隔的電路中，如定時(shí)報(bào)警器、延時(shí)開關(guān)等，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以根據(jù)設(shè)定的暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間來(lái)控制電路的工作時(shí)間。

• 脈沖整形：對(duì)不規(guī)則的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，使其成為具有一定寬度和形狀的脈沖信號(hào)，提高電路的抗干擾能力。

優(yōu)點(diǎn)

• 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：使用D觸發(fā)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

• 穩(wěn)定性好：D觸發(fā)器具有較好的穩(wěn)定性和可靠性，能夠保證單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作性能。

缺點(diǎn)

• 暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間調(diào)整不靈活：暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間主要由電阻R和電容C決定，調(diào)整起來(lái)相對(duì)不夠靈活，如果需要頻繁改變暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間，可能需要更換電阻或電容，增加了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

• 對(duì)觸發(fā)脈沖要求較高：觸發(fā)脈沖的寬度和幅度需要滿足一定的要求，否則可能會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)失敗或電路工作不穩(wěn)定。