一、什么是单稳态触发器？

1. 定义

单稳态触发器是一种在外部触发信号作用下，从稳定状态跳变到暂态状态，并在一段时间后自动返回稳定状态的电路结构。它只有一个稳定状态和一个暂态状态，因此被称为“单稳态”。

2. 特性概述

• 只有一个稳定状态，称为“初始态”或“低电平态”；

• 外部触发信号到达时进入“暂态”状态；

• 经过一定时间（由RC网络设定）自动回到原始状态；

• 常用于产生精确定时的脉冲。

二、单稳态触发器的基本原理

1. 状态转移过程

单稳态触发器在电路中表现为：
初始状态 → 触发 → 暂态状态 → 延时后恢复

当接收到一个边沿（一般为上升沿）触发信号时，输出由低变高，并保持一段预定时间$T$T，然后自动返回到低电平。

2. 延迟时间计算

常见的单稳态触发器延迟时间由电容和电阻决定：

$$T = 1.1 \times R \times C$$T=1.1×R×C

其中：

• $T$T：输出保持高电平的时间

• $R$R：电阻值（单位：欧姆）

• $C$C：电容值（单位：法拉）

这种依赖RC常数的延迟实现方式，造就了其定时功能。

三、单稳态触发器的分类

根据实现方式和结构差异，单稳态触发器主要分为：

1. 模拟型单稳态触发器

• 由运算放大器、晶体管、R-C网络组成

• 适合模拟系统或高灵敏度触发场景

2. 数字集成型单稳态触发器

• 典型芯片：NE555、74LS123、74HC221等

• 集成度高、输出精度稳定、易于控制

• 多数集成触发器支持边沿触发、再触发等模式

四、单稳态触发器的典型电路图及工作说明

1. 555单稳态触发器电路

555定时器作为单稳态触发器使用时，其基本电路如下图所示：

csharp复制编辑             +Vcc              |             [R]              |Trigger -->|--+-------> Discharge          [C]         (内部控制放电)              |             GND

工作流程：

• 当触发引脚（第2脚）接收到一个负脉冲，输出引脚（第3脚）变为高电平；

• 高电平持续时间由R和C设定；

• 时间到后，输出自动回到低电平。

2. 使用74LS123单稳态芯片

此器件为双路可重触发单稳态电路，可通过外部设置脉冲宽度，并兼容TTL逻辑，适合嵌入式系统。

五、单稳态触发器的应用场景

1. 脉冲延迟控制

可用于信号的“去抖动”，防止因机械开关或按键抖动造成重复触发。

2. 计时与延迟启动

如按下开关后延迟几秒启动马达，或关机前延时断电。

3. 脉冲宽度标准化

将任意宽度输入信号，转换成固定宽度的标准脉冲。

4. 数字系统初始化

上电后自动产生一个固定持续时间的复位脉冲，用于初始化MCU、FPGA等器件。

5. 通信信号处理

如串口通信协议中，使用单稳态电路提取起始脉冲信号，实现可靠同步。