2 電路設(shè)計原理
2．1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器概述
電路中只有一種穩(wěn)定工作狀態(tài)的觸發(fā)器叫做單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,，其特點：在無外加觸發(fā)信號作用時,，電路處于一種穩(wěn)定工作狀態(tài)，稱為穩(wěn)態(tài),；當(dāng)輸入端有外加觸發(fā)脈沖信號的上升沿或下降沿(由電路而定)作用時,，輸出狀態(tài)立即發(fā)生跳變。電路進(jìn)入暫時穩(wěn)態(tài)狀態(tài),，稱為暫穩(wěn)態(tài),。電路自動恢復(fù)原先的穩(wěn)態(tài)，其暫穩(wěn)態(tài)時間與電路閾值電壓及外接R,、C參數(shù)有關(guān),。按電路結(jié)構(gòu)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可分為微分型和積分型兩種,。前者適用于窄脈沖觸發(fā),，后者適用于寬脈沖觸發(fā)。無論哪種電路結(jié)構(gòu),，其單穩(wěn)態(tài)的產(chǎn)生都源于電容的充放電原理,。圖1為用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路。
2．2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的工作原理
用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,，圖2為其波形圖,。圖中，t0～t1為穩(wěn)態(tài),，t1～t3為暫穩(wěn)態(tài),，t3時刻恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。
由上述可知,，555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路由輸入脈沖信號的下降沿觸發(fā),，使其輸出狀態(tài)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，另外,，在暫穩(wěn)態(tài)過程結(jié)束前,，u1必須恢復(fù)為1,，否則電路內(nèi)的RS觸發(fā)器為不確定狀態(tài)，輸出不能維持0狀態(tài),。因此這種單穩(wěn)態(tài)電路只能用負(fù)窄脈沖觸發(fā),。如果輸入脈寬大于輸出脈寬，則輸入端可加RC微分電路,，使輸入脈寬變窄,。
2．3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路輸出脈沖寬度的計算
輸出u0的脈沖寬度tW也就是暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間，可根據(jù)uC的波形計算,。根據(jù)RC電路瞬態(tài)過程的分析,，可得到：
這種電路產(chǎn)生的脈沖寬度可以從幾微秒到數(shù)分鐘?？赏ㄟ^改變R,、C元件參數(shù)調(diào)節(jié)脈沖寬度，精度可達(dá)0．1％,。綜上所述,，用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負(fù)脈沖觸發(fā)形式，且暫穩(wěn)態(tài)維持時間為TW=lnRC≈1．1RC,，僅與電路本身的參數(shù)R,、C有關(guān)。
3 采用EWB對電路設(shè)計過程仿真
3．1 計算機輔助分析與設(shè)計
計算機輔助分析與設(shè)計主要依靠計算機模擬軟件,，其主要設(shè)計過程如圖3所示,。
3．2 仿真單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實驗電路
圖4為仿真單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實驗電路，圖5為示波器輸出波形,。在圖4的電阻,、電容取值下，移動示波器的1,、2兩個游標(biāo)測得暫穩(wěn)態(tài)的維持時間為550．702 1μs,，利用公式計算：TW=1．1RC=550μs，實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果基本一致,。
555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負(fù)脈沖觸發(fā)形式,，穩(wěn)態(tài)時輸出為低電平，暫穩(wěn)態(tài)時輸出為高電平,，且其在暫穩(wěn)態(tài)維持時間僅與電路本身的參數(shù)R、C有關(guān),，與外界觸發(fā)脈沖的幅值和寬度無關(guān),。
4 結(jié)束語
運用EDA技術(shù)對555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器設(shè)計進(jìn)行仿真研究，極大方便了電路設(shè)計,，提高設(shè)計效率和準(zhǔn)確性,。 EWB作為EDA軟件,，功能強大，可視化界面清晰,，且易學(xué)易用,，可作為高校電路實驗和綜合電路設(shè)計等配套軟件，在該實驗環(huán)境中,，設(shè)計者不僅可精確地進(jìn)行電路分析,，深入理解電子電路原理，同時也可設(shè)計電路與系統(tǒng),，有利于培養(yǎng)設(shè)計者的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,。實踐證明運用EDA技術(shù)對555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)行設(shè)計與仿真的研究方案可行，該實驗可節(jié)省大量時間且易于改正錯誤,，降低設(shè)計成本,，也使實驗設(shè)計結(jié)果更加形象化。