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)維持一段時間后，再自動返回到穩(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)器的時鐘控制、數(shù)據(jù)鎖存和輸出反饋等功能來實現(xiàn)。

電路構(gòu)成及工作過程

電路構(gòu)成

• 主要元件：一個D觸發(fā)器、一個電阻（R）、一個電容（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端通過非門連接到D端，形成一個反饋回路。同時，將觸發(fā)脈沖信號接入D觸發(fā)器的時鐘輸入端（CLK），電容C和電阻R組成微分電路，用于將觸發(fā)脈沖信號進行微分處理，產(chǎn)生一個窄脈沖作為D觸發(fā)器的有效觸發(fā)信號。

工作過程

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

• 觸發(fā)過程：當施加一個觸發(fā)脈沖時，微分電路將觸發(fā)脈沖信號轉(zhuǎn)換為窄脈沖，并使D觸發(fā)器的時鐘端（CLK）產(chǎn)生一個上升沿（假設D觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)）。此時，D觸發(fā)器對D端的狀態(tài)進行采樣，由于D = 0，所以Q = 0，Q = 1。但觸發(fā)脈沖過后，CLK恢復低電平，D觸發(fā)器進入保持狀態(tài)。不過，由于電容C和電阻R組成的反饋網(wǎng)絡以及后續(xù)的邏輯處理（非門反饋），會改變D觸發(fā)器的輸入條件。

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

• 自動返回穩(wěn)定狀態(tài)：電容C通過電阻R進行充電或放電，當電容上的電壓達到一定值時，會改變D觸發(fā)器的輸入條件。例如，在反饋回路中，電容充電會使與D端相連的邏輯電平發(fā)生變化，當變化到滿足D觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的條件時，D觸發(fā)器會從暫穩(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)時間由電阻R和電容C的值決定，即tw=1.1RC（這是一個近似公式，實際時間可能會因電路參數(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)時間tw就越長。

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

觸發(fā)脈沖寬度

• 要求：觸發(fā)脈沖的寬度應足夠窄，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)，而不會在脈沖的持續(xù)期間受到干擾。如果觸發(fā)脈沖寬度過寬，可能會導致D觸發(fā)器在脈沖期間出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。

應用場景及優(yōu)缺點

應用場景

• 定時控制：在需要精確控制時間間隔的電路中，如定時報警器、延時開關(guān)等，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以根據(jù)設定的暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間來控制電路的工作時間。

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

優(yōu)點

• 結(jié)構(gòu)簡單：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)相對簡單，易于實現(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

• 暫穩(wěn)態(tài)時間調(diào)整不靈活：暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間主要由電阻R和電容C決定，調(diào)整起來相對不夠靈活，如果需要頻繁改變暫穩(wěn)態(tài)時間，可能需要更換電阻或電容，增加了電路設計的復雜性。

• 對觸發(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，否則可能會導致觸發(fā)失敗或電路工作不穩(wěn)定。