單穩態觸發器（Monostable Multivibrator）又稱單穩觸發器、單次觸發器，它只有一個穩定狀態，在觸發脈沖作用下，電路能從穩定狀態翻轉到暫穩態，在暫穩態維持一段時間后，再自動返回到穩定狀態。用D觸發器構成單穩態觸發器，主要是利用D觸發器的時鐘控制、數據鎖存和輸出反饋等功能來實現。

電路構成及工作過程

電路構成

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

• 連接方式：將D觸發器的Q端通過非門連接到D端，形成一個反饋回路。同時，將觸發脈沖信號接入D觸發器的時鐘輸入端（CLK），電容C和電阻R組成微分電路，用于將觸發脈沖信號進行微分處理，產生一個窄脈沖作為D觸發器的有效觸發信號。

工作過程

• 穩定狀態：在未施加觸發脈沖時，假設D觸發器的初始狀態為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（如CLK為低電平或無觸發脈沖到來）時，D觸發器保持該狀態不變，此為穩定狀態。

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

• 暫穩態：在觸發脈沖作用下，電路進入暫穩態。實際上，在觸發瞬間，D觸發器的輸出狀態可能不會立即改變（取決于觸發脈沖的寬度和D觸發器的特性），但反饋回路會使電路進入一個不穩定的狀態。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定狀態。

• 自動返回穩定狀態：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生變化，當變化到滿足D觸發器狀態翻轉的條件時，D觸發器會從暫穩態返回到穩定狀態（Q = 0，Q = 1）。暫穩態的持續時間由電阻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和D觸發器的特性而略有不同）。

關鍵參數及影響因素

暫穩態持續時間（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，暫穩態持續時間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，暫穩態持續時間tw也就越長。

觸發脈沖寬度

• 要求：觸發脈沖的寬度應足夠窄，以確保D觸發器只在觸發脈沖的上升沿（或下降沿，取決于觸發方式）被觸發，而不會在脈沖的持續期間受到干擾。如果觸發脈沖寬度過寬，可能會導致D觸發器在脈沖期間出現不穩定的狀態。

應用場景及優缺點

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、延時開關等，單穩態觸發器可以根據設定的暫穩態持續時間來控制電路的工作時間。

• 脈沖整形：對不規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。

優點

• 結構簡單：使用D觸發器構成單穩態觸發器，電路結構相對簡單，易于實現。

• 穩定性好：D觸發器具有較好的穩定性和可靠性，能夠保證單穩態觸發器的工作性能。

缺點

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

• 對觸發脈沖要求較高：觸發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失敗或電路工作不穩定。