实用电路实验（三）

本文介绍双稳态电路、单稳态电路和无稳态电路实验。这是三种最基本的开关电路，在实践中应用非常广泛。

实验电路如图1。图中用发光二极管来指示电路所处的“状态”。按图2所示位置将各元器件在实验板上焊好。其中的按钮开关K用两条弹性铜皮做成，直接焊在实验板的铆钉上。若要简单一些，也可以用两根软导线临时代替。

接通电源，观察并记住这时发光管是“亮”还是“灭”。按一下开关K\(_{1}\)，发光管立即点亮（如果发光管原来是“亮”的状态，则仍然亮着）。再按一下开关K2，发光管即熄灭。轮流按动这两个开关，发光管会随之一亮、一灭地变化。我们使用万用表测量BG\(_{1}\)、BG2的集电极电压，进一步判断两只三极管处在什么状态。测量结果大致如表1。两只三极管总是一只截止，另一只导通。整个电路只有两种状态，在没有外信号作用时，电路总稳定地处在某一种状态保持不变，所以这个电路叫做双稳态电路，在外加信号的作用下，电路状态可以转换（称为翻转）。实验中按动开关，就是使三极管的基极电压突然降低为零，相当于对电路输入一个信号。

双稳态电路的最大特点有“记忆”作用。我们在实验中看到，按动开关使电路翻转后，再按这只开关电路不会变化。只有按下另一个开关，电路才能恢复到原状态，电路通过发光管的亮或灭，表示它已经“记住”了我们最后一次按的是哪一个开关。这种“记忆”功能使双稳态电路在计时、保护、分频、计数等电路系统中被广泛使用。

单稳态实验电路如图3。按照图4把各元器件在实验板上焊好。接通电源，电路中的发光管并不亮。测量两只三极管的集电极电压，应是U\(_{C1}\)＜1V而UC2＞5V，说明这时BG\(_{1}\)导通而BG2截止。按一下开关K，发光管立即点亮，但在开关K放开后，经过四、五秒钟发光管会自动熄灭。

这个实验过程说明电路原来处在BG\(_{1}\)导通、BG2截止的稳定状态。按动开关K，相当于输入一个外信号，电路即进入另一种状态。BG\(_{2}\)由截止变为导通，发光管点亮。但这种状态并不稳定，维持四、五秒钟后又会自动恢复到原状。我们把发光管亮的这段时间称为电路的暂稳期，如表2所示。由于这种电路只能在一个状态下保持稳定，所以称为单稳态电路。

实验中，可能会出现电压稍一波动，或用万用表测量电压时，电路就翻转的情况。这是由于电路处于临界状态，外界稍有变化就能引起电路状态改变的缘故。我们只要略微改变一下电路中元件数值，或将两只三极管对调就可以解决。

实验时，如果我们减小电阻R\(_{3}\)的阻值和电容C的容量，例如分别换成10K和20μF，会发现电路的暂稳态时间大大减小，说明单稳态电路的暂稳期长短是由R3与C决定的。它们的数值越大，暂稳期越长。单稳态电路的这个特性常被用于延时电路中。

这个实验的电路见图5。电路工作时，两只三极管不断交替导通、截止，自动地、周期性地完成转换。由于电路没有稳定状态，所以叫做无稳态电路。

把元器件按图6所示位置在实验板上焊好，接通电源后，我们就会看到发光管周期性地一闪一闪地发光，发光时间和熄灭时间大致相等。实验时测量两只三极管的集电极电压，万用表指针都在1V～5V范围内周期性摆动，说明三极管的导通和截止是在自动地转换。实验中如果出现一只三极管始终截止（U\(_{C}\)＞5V），而另一只三极管始终导通（UC＜1V）的情况，发光管常灭或常亮，并不闪动，可以调换一只三极管，使两管的放大系数大致相近。

发光管闪光周期的长短，受到与三极管相连的电阻、电容大小的影响。在实验中，我们若把C\(_{1}\)换成100μF，把R2换成62K，会看到闪光周期明显变长，而且发光管熄灭时间大于发光时间。我们如果把100μF电容和62K电阻换到C\(_{2}\)与R3位置上，那么发光时间就比熄灭时间长。

图7是个实用讯响报警器。它把无稳态电路与BG\(_{4}\)组成的振荡器连接起来。工作时，振荡器受无稳态电路的控制，BG4基极电压高低产生周期性的变化，发音片也就发出断续的“滴、滴”的音响，比连续发音更引人注意。电路中的BG\(_{3}\)是射极跟随器，可以避免前后级互相牵制。所用的3AX31管穿透电流要较小。把这个讯响器与上期介绍的光、热、湿、磁等传感器连接起来，可以在许多场合应用。(陈鹏飞)