Схема. Делитель частоты на диапазон 1…5 ГГц
Разработанное автором устройство обеспечивает деление частоты синусоидальных сигналов в диапазоне 1 …5 ГГц при уровнях входного напряжения от 50 до 300 мВ и имеет коэффициент деления 1000.
Схема делителя частоты (рис. 1) выполнена на специализированных цифровых микросхемах делителей частоты серии КС193 с применением входного делителя частоты SP8910 фирмы GEC Plessey (США).
На входе делителя частоты включен ФВЧ с частотой среза около 250 МГц на элементах С1, L1, С2, предотвращающий поступление на вход делителя низкочастотного сигнала большой амплитуды. Ограничитель амплитуды входного сигнала выполнен на резисторе R1 и арсенидгаллиевых диодах с барьером Шоттки VD1, VD2, обладающих малой входной емкостью.
После ограничителя включен двухкаскадный усилитель на полевых транзисторах VT1, VT2. Транзистор VT1 включен по схеме с общим истоком и с автоматическим смещением рабочей точки за счет падения напряжения на резисторе R4.
Общий коэффициент усиления по мощности усилителя на частоте 5 ГГц составляет около 10 дБ при уровне входного сигнала 50 мВ. При повышении входного напряжения коэффициент усиления снижается за счет насыщения усилителя, чем ограничивается уровень сигнала, поступающего на вход микросхемы DD1. Счетчик DD1 имеет коэффициент деления 10. Выход 7 делителя через конденсатор С13 соединен с входом счетчика DD2.
Выходы 6 и 7 DD1 имеют уровни микросхем ЭСЛ (рис. 2). Благодаря оригинальной схеме включения выходного каскада микросхемы SP8910 дополнительные нагрузочные резисторы не требуются. Счетчик DD2 имеет коэффициент деления 10 (задается соответствующим включением управляющих входов V1 и V2) и понижает входную частоту с 500 до 50 МГц. Счетчик DD3 также имеет коэффициент деления 10 и имеет выход ТТЛ с открытым коллектором Q3, поэтому дополнительные преобразователи уровня не нужны. С выхода Q3 сигнал поделенной частоты (FBX/1000) поступает через кабель на разъем к входу частотомера.
На рис. 3 приведен чертеж печатной платы делителя частоты. В качестве подложки использована пластина фольгированного с двух сторон диэлектрика ФЛАН5 толщиной 1,5 мм, нижний слой фольги использован в качестве общего провода. Для соединения проводников верхнего слоя платы с нижним в плате просверлены отверстия диаметром 1,5 мм (в местах, указанных черными кружками), в них установлены отрезки медного луженого провода диаметром 1 …1,2 мм и припаяны к фольге с двух сторон платы. Плата помещена в экран из луженой латуни (или стали) с крышкой, имеющей отверстия для вентиляции.
При монтаже на плату микросхем в корпусах DIP их выводы должны быть предварительно отформованы для припайки к контактным площадкам. При монтаже полупроводниковых элементов СВЧ следует соблюдать весь комплекс мер защиты от статического электричества. Пайку выводов элементов следует вести низковольтным паяльником с заземленным жалом припоем ПОСК18-50 или ПОС61 при температуре пайки не более 210 °С. В качестве флюса следует использовать спиртовой раствор канифоли.
В устройстве применены SMD-компоненты для поверхностного монтажа: резисторы Р1-12 или их зарубежные аналоги типоразмера 0603 (0,062 Вт), 0805 (0,125 Вт) соответственно размерами 2×1,25 и 3,2×1,6 мм, а также керамические конденсаторы размерами 4×2 и 3×1,5 мм или К10-47в группы МПО 4×3,2 и 2×1,9 мм (типоразмеры 1206 или 0805). Дроссель L6 — серийный типа ДМ-0,2 или ДП-0,2 индуктивностью 30…200 мкГн. Индуктивности L1, L4, L5 — печатные с шириной фольги 0,2 мм. Разъем XW1 — СР50-272С.
В делителе частоты возможны следующие замены элементов. Транзисторы CFY19 фирмы Siemens допустимо заменить на АП324А-2, АП325А-2 или полевыми транзисторами с затвором Шоттки, которые можно выпаять из старого конвертера спутникового телевидения с прямоугольным волноводом. Вместо микросхемы КС193ИЕ2 подойдет ее полный аналог SP8685A фирмы GEC Plessey, а вместо микросхемы КС193ИЕЗ — SP8690B. В качестве входного разъема XW1 используют пару СР50-267 и СР50-275 (штекер—гнездо). Печатная плата может быть изготовлена из фольгированного стеклотекстолита СФ1-35 или диэлектрика ФАФ4 толщиной 1,5 мм.
Перед настройкой делителя проверяют правильность монтажа устройства и наличие питания на выводах микросхем и транзисторов в соответствии с величинами, указанными на схеме (см. рис. 1). В случае, если напряжения на выводах транзисторов VT1, VT2 отличаются более чем на ±10 % от указанных на схеме, подбирают резисторы R4, R6 автоматического смещения в истоках транзисторов.
После проверки цепей делителя по постоянному току к разъему XW1 подключают коаксиальную нагрузку сопротивлением 50 Ом и убеждаются в отсутствии самовозбуждения входного усилителя. При возникновении паразитной генерации увеличивают сопротивление резисторов R1 и R5.
Далее на вход XW1 подают сигнал с уровнем 100 мВ от генератора СВЧ с частотой 1 ГГц. Контролируя частотомером на выходе Q3 микросхемы DD3 поделенную частоту сигнала, убеждаются в правильности работы делителя. Повышая частоту входного сигнала до верхнего предела диапазона, проверяют отсутствие сбоев в работе делителя. При возникновении сбоев на частотах выше 4 ГГц понадобится подстройка усилителя. Для этого к стоку транзистора VT1 нужно подпаять согласующую полосковую линию, выполненную на печатной плате (см. рис. 3) в виде подстроечных площадок. Кроме того, в зависимости от типа применяемых транзисторов VT1, VT2 согласование входа усилителя проводят подбором индуктивности L7 в виде «полувитка» из провода 0,2 мм длиной 10 мм. Его припаивают к контактным площадкам платы, а индуктивность подгоняют изменением длины проводника и его наклона относительно платы.
В. ЖУК, г. Минск, Белоруссия
«Радио» №12 2001г.
Похожие статьи:
Делитель частоты диапазона 0,1.-.3,5 ГГц
Синтезатор частоты диапазона 144 МГц
УКВ тюнер с диапазоном 66…108 МГц
ПРОСТОЙ РАДИОТРАКТ НА ДИАПАЗОН 27 МГЦ
Post Views: 957
Verilog простая программа с делением частоты
Самый простой способ деления на два — перевернуть нарастающий фронт входных часов.
Частота делится на N (N — четное число), счетчик считает до N / 2-1 опрокидывания. Если он разделен на 4, count = 4 / 2-1 = 1, и счетчик будет считать до 2.
перевернуть. Процедура следующая, подтвержденная фактическими измерениями и правильная.
Последовательность показана на рисунке: видно, что от 36 до 42 — это цикл, разделенный на 6 (42-36 = 6).
- Нечетное деление
Например, разделите частоту на три, выполните переворот счетчика по модулю три, то есть переверните счет на 1 и 2, и вы можете получить трехчастотные часы с рабочим циклом 1/3 или 2/3. . Порядок действий следующий:
Результат синхронизации показан на рисунке: три делителя частоты, рабочий цикл 1/3 (что указывает на то, что начальное значение clkout по умолчанию равно 0 после включения питания)
Если начальное значение clkout изменено на 1, рабочий цикл равен 2/3, а процедура выглядит следующим образом:
Временная диаграмма выглядит следующим образом:
Тот же принцип: если вы хотите разделить на 5, вы можете установить счетчик на 3 и 4, чтобы получить деление на 5 тактов с рабочим циклом 1/5 или 4/5. .
Посчитав до 2 и 4, вы можете получить тактовый генератор на 5 делений с рабочим циклом 2/5 или 3/5.
Процедура следующая:
Время выглядит следующим образом:
Если вы хотите получить тактовые импульсы с нечетным разделением и скважностью 50%, например тактовые импульсы с нечетным разделением и скважностью 50%, вы можете сделать это, как указано выше, запустить считая по нарастающему фронту тактовых импульсов, получите тактовый генератор на 5 делений с рабочим циклом 2/5, а затем запустите отсчет по спадающему фронту тактового сигнала таким же образом, чтобы получить тактовый генератор с рабочим циклом 2/5 , а затем два тактовых генератора с рабочим циклом 2/5 Или вы можете получить часы с рабочим циклом 50%.
Как показано на рисунке: разделите clk_div4 на 5 от 30 до 50, чтобы получить часы с рабочим циклом 50%. clk1 и clk2 подсчитывают передний и задний фронты clk_div4 соответственно.
Таким образом, чтобы получить тактовые импульсы с разделением по частоте N и скважностью 50 (N — нечетное число), вы можете рассчитывать по нарастающему фронту тактовых импульсов и считать до ( N-1) / 2 и (N-1) Переверните, чтобы получить часы с рабочим циклом, отличным от 50%, затем рассчитайте по заднему фронту тактового сигнала, а также переверните, когда счет достигнет (N-1) / 2 и (N-1), и получить часы.Два тактовых генератора объединяются по ИЛИ для получения тактовых импульсов с частотным разделением и коэффициентом заполнения 50%.
Курсовая работа по дисциплине «Информатика» Делитель частоты на пять на D-триггерах Москва 2008
Кафедра ЭВА.
Курсовая работа по дисциплине «Информатика».
Делитель частоты на пять
на D-триггерах
Курсовую выполнил
студент группы С-14
Кузьмищев Антон
Москва, 2008
Аннотация:
В данной работе рассматривается устройство триггеров и счетчиков, их принцип работы и применение. Конечным результатом является представление информации о делителе частоты на пять на D-триггерах. Рассмотрены D-триггеры и делители на их основе. Разработана функциональная схема.
1
Содержание:
1. Понятие о D-триггере……………………………………….…………….3
2. Асинхронные счетчики на D-триггерах…………………………………4
2.1 Делитель частоты на пять……………….………………………..5
2.1.1 Функциональная схема …………………….…………………….5
2.1.2 Временная диаграмма……..…………………….………………6
2
1. Понятие о D-триггере.
D-триггер (рис 1) — запоминает состояние входа и выдаёт его на выход. D-триггеры имеют, как минимум, два входа: информационный D и синхронизации С. Сохранение информации в D-триггерах происходит в момент прихода активного фронта на вход С. Так как информация на выходе остаётся неизменной до прихода очередного импульса синхронизации, D-триггер называют также триггером с запоминанием информации или триггером-защёлкой. Рассуждая чисто теоретически, D-триггер можно образовать из любых RS- или JK-триггеров если на их входы одновременно подавать взаимно инверсные сигналы.
D-триггер в основном используется для реализации защёлки. Так, например, для снятия 32 бит информации с параллельной шины, берут 32 D-триггера и объединяют их входы синхронизации для управления записью информации в защёлку, а 32
Рисунок 1. Условно-графическое обозначение D-триггера
Таблица истинности D-триггера достаточно проста, она приведена в таблице
Как видно из этой таблицы, этот триггер способен запоминать по синхросигналу и хранить один бит информации
Таблица 1. Таблица истинности D-триггера
3
2. Асинхронные счетчики на D-триггерах.
Счетчиками в цифровой технике называются специальные устройства, позволяющие подсчитывать число поступивших на вход импульсов. Понятие “счетчик импульсов” тесно связано с понятием “делитель частоты”.
Рисунок 2. Деление частоты
Второй вариант делителя частоты приведен на рисунке 3. Он построен на D-триггере. Для того, чтобы перевести D-триггер в счетный режим, нужно соединить инверсный выход триггера Q с его D-входом, так как это показано на рисунке 3. Теперь, если подать сигнал на вход С, такая схема тоже будет работать как делитель. Выходной сигнал такого делителя снимается с выхода Q триггера.
Рассмотрим подробнее работу этой схемы. Предположим, что после включения триггер установился в единичное состояние. Это означает, что на инверсном выходе триггера (Q) присутствует логический ноль. Этот ноль поступает на D-вход. Подадим на вход делителя некоторый цифровой сигнал, такой же, как мы подавали и в предыдущем случае (см. рисунок 2).
По фронту первого входного импульса D-триггер перейдет в нулевое состояние, так как на его D-входе сигнал логического нуля. После этого на инверсном выходе триггера устанавливается логическая единица. Поэтому по фронту следующего входного импульса триггер переключится в единичное состояние. И так далее.
Рисунок 3. Простейший делитель частоты.
4
Делители широко используются в цифровой технике. Цепочка последовательно соединенных D-триггеров позволяет получить сигналы требуемой частоты путем деления импульсов задающего генератора.
Пример. Соединенные последовательно два делителя позволят получить сигнал с частотой в четыре раза меньшей, чем входная. Трехкаскадный делитель (три последовательно соединенных D-триггера) дадут деление на восемь. Четыре каскада будут делить на шестнадцать. И так далее.
На рисунке 4 изображена схема четырехкаскадного делителя частоты на D-триггерах. Импульсы тактового генератора поступают на вход первого каскада деления. Если частота сигнала на входе равна f, то на выходах делителя мы получим сигналы со следующими частотами:
Q0 — f/2; Q1 —f/4; Q2 —f/8; Q3 — f/16.
Рисунок 4. Четырехкаскадный делитель частоты
2.1 Делитель частоты на пять.
Рисунок 5. Функциональная схема делителя частоты на 5.
5
Для изменения коэффициента счета добавляется дешифратор.
Рисунок 6. Временная диаграмма делителя частоты на пять.
6
Список литературы:
1. Информатика. Базовый курс, 5-е издание / О. А. Акулов, Н. В. Медведев: Омега-Л, 2007 г.;
2. /; Лекция: Асинхронные и синхронно-асинхронные счетчики; Лекция: Триггеры;
3. /; глава Счетчики; глава Триггеры;
4. /; D-триггер;
5. /; D-триггеры;
6. /; Электронные счетчики и делители частоты.
Входной делитель частоты DV1001 для частотомера 1:1000, от 50 МГц до 1000 МГц.
Назначение:
Входной делитель частоты для частотомера, с коэффициентом деления 1:1000.Диапазон входных частот: от 50 МГц до 1000 МГц.
Высокая чувствительность, номинальное значение в середине диапазона рабочих частот: 10мВ. (Типовое значение для SAB6456A).
Фактическое значение диапазона рабочих частот DV1001, подтвержденное экспериментами: от 5 до 1100 МГц, при некотором снижении чувствительности на краях диапазона.
Благодаря высокой чувствительности, DV1001 позволяет проводить измерения бесконтактно, с использованием катушки связи, состоящей из пары витков провода, подключенной к входу модуля.
Позволяет значительно расширить диапазон измеряемых частот как промышленных, так и самодельных частотомеров.
Коэффициент деления входной частоты на 1000 обеспечивает визуальное удобство считывания частоты.
При этом, значение частоты в мегагерцах, отображается частотомером, как значение частоты в килогерцах.
Сигнал на выходе делителя DV1001 апериодический, и подходит для измерения частотомерами, использующими принцип подсчёта количества импульсов за калиброванный интервал времени. Большинство частотомеров используют именно этот принцип ввиду относительной простоты его реализации и хорошей точности измерений.
Исполнение:
Малогабаритный модуль размерами 55 * 15 мм, собранный и тестированный.Технические характеристики модуля DV1001:
параметр | минимум | норма | максимум |
Диапазон частот | 50 МГц | 1000 МГц | |
Входная чувствительность | 10 мВ | ||
Напряжение питания | +4,5 в | +5 в | +5,5 в |
Потребляемый ток | — | 25 мА | — |
Особенности:
- Особенностью микросхемы SAB6456, применённой делителе частоты, является режим, близкий к регенеративному. Это вызывает наличие некоторой паразитной частоты генерации на выходе, при отсутствии входного сигнала. При наличии измеряемого сигнала на входе, происходит переход в режим захвата частоты колебаний входного сигнала.
- Особенностью трехкаскадного делителя частоты на микросхемах 74HC390, является апериодический режим работы. Каждый каскад делителя осуществляет деление входного сигнала на дробный коэффициент 2,5. В связи с этим, выходной имеет апериодический характер. При этом, сигналы такого характера превосходно подходят для подсчёта частотомерами, основанными на принципе подсчёта количества импульсов в течение калиброванного интервала времени.
- При подключении, не допускайте переполюсовки напряжения питания.
Принципиальная электрическая схема модуля DV1001:
Монтажная схема модуля DV1001:
Входной делитель частоты для частотомера 1:1000. Собранный и тестированный модуль:
Комплектность:
|
Предел допускаемой относительной погрешности частоты внутреннего кварцевого генератора не превышает | ±1×10-6в течение 10-ти дней после его настройки | |
Диапазон коэффициентов деления N, устанавливаемых по каждому из каналов делителя частоты | 1 — 999999 с дискретностью, равной 1 | |
Погрешность установки числа N на переключателях и соответствующего ему коэффициента деления, а также погрешность формирования заданного количества импульсов | отсутствует | |
Погрешность счета импульсов с предустановкой: | при ручном запуске делителя | отсутствует |
при запуске внешним стартовым импульсом | не превышает плюс один импульс | |
Дистанционное управление работой делителя по каналам «СТАРТ»; «СТОП» и «СБРОС» осуществляется внешними одиночными импульсами положительной полярности: | с длительностью не менее | 1 мкс. |
длительностью переднего фронта не более | 0,1 мкс. | |
и амплитудой в пределах | от 3 до 30 В | |
Длительность входных импульсных сигналов по каналам А и Б делителя, не менее | 0,5 мкс. | |
В приборе Ф5093 предусмотрен выход результатов счета входных сигналов по каналу А на внешние регистрирующие устройства в последовательном двоично- десятичном коде | 8-4-2-1 | |
Время установления рабочего режима делителя частоты не превышает | 1 ч. с момента включения | |
Электропитание (переменный ток): | напряжение | 220 (+22/-33) В |
частота | 50 (±1) Гц | |
Потребляемая мощность при номинальном напряжении, не более | 60 В·А | |
Габаритные размеры | 490 x 380 x 130 мм | |
Масса | 11 кг |
Счетчики и делители частоты. Схема, описание
Вообщем в рамках свапа на J мотор решили что приборка останется от аккорда. Но возникает проблема с тахометром — на 6 цилиндрах на тахометр приходит 6 импульсов (т.к. 6 цилиндров). Соответственно тахометр врет.
Для решения проблемы требуется делитель частоты. Покопавшись удалось такой реализовать на рассыпухе. Вчера был проверен на машине — все ок. Ну пока еще подождем — от хози как новости будут. Может что неправильно будет работать.
UPD: Проверено на двух разных машинах — все ок.
Многие спросят, зачем делать внешнюю приблуду — можно ведь поколупаться в приборке и поправить цепи интегратора? Но далеко не во всех приборках есть интегрирующие цепи. Чаще стоит контроллер который считает импульсы за единицу времени и затем уже крутит стрелку — в таком случае надо правит прошивку, что не всегда возможно. Второй момент: а если Ваша приборка накрылась? Или Вы захотели вернуть все взад обратно? При наличии отдельной коробочки — просто убираем ее и все. Или просто меняем приборку. В случае когда лазили в приборку — надо снова в нее лезть.
В общих словах — нельзя просто взять и поделить частоту на 1.5 на рассыпухе (можно на МК сделать или на ПЛИС — но для авто, я предпочитаю простые схемы, которые не требовательны к питанию, температурному режиму и т.д.). Однако, никто не запрещает умножить на 2 и поделить на 3. Собственно данная схема этим и занимается. Настройки не требует — при исправных деталях работать начинает сразу.
Немножко о назначении цепочки FU1-VD1.
Микросхемы серии CD работают в диапазоне до 15В. Т.е. к бортовой сети их можно подключать без преобразователей. Однако, нормально работающая бортовая сеть выдает 14.8 В (+/-), что прямо скажем — впритык. И скачков в ней хватает. По этой причине установлен сапрессор на 15В (VD1). Он становится закороткой при напряжениях выше 15В, таким образом гасит короткие всплески. А при длинных выходах за пределы диапазона еще и сожжет предохранитель.
Не забываем, что предохранитель — чтобы от пожара защититься… А вот работоспособность устройства призван сохранить сапрессор.
Схема подключается к питанию (красный-черный проводники) и в разрыв провода между мозгом и приборкой.
Плату не привожу. Там до смешного все просто.
По заменам — CD4081 не стоит менять на советский аналог (К561ЛИ2 если память не изменяет, не захотела работать). CD4013 можно заменить на К561ТМ2 — это проверялось.
Резисторы/конденсаторы любые — лишь бы номиналы и тип сошлись.
Также хотел выложить осциллограммы работы:
Обратите внимание — скважность сигнала не теряется.
Наиболее часто для этого используют счетчики, хотя можно разделить частоту с помощью ждущего мультивибратора, ограничив число проходящих на выход импульсов. Пример такой схемы показан на рис. 1.60.
Рис. 1.60 Делитель частоты с использованием ждущего мультивибратора
Как только импульс входной частоты поступает на выход 5, ждущий мультивибратор D1.1, D1.3 запирает элемент D1.2 на время, определяемое резистором R1. Когда ждущий мультивибратор возвращается в исходное состояние, на выход поступает следующий импульс и цикл возобновляется. Схему можно усовершенствовать, заменив потенциометр полевым транзистором, что позволит управлять коэффициентом деления с помощью напряжения.
Рис. 1.61. Счетный триггер на логических элементах
Делитель на 2 можно собрать из простейших ЛЭ, рис. 1.61. Схемы делителей без использования RC-цепей имеют лучшую помехоустойчивость и болееширокий диапазон входной частоты сигнала. Основным элементом всех счетчиков является триггер с так называемым счетным входом, рис. 1.62.
Рис. 1.62. Делитель частоты на 2
Рис. 1.63. Делитель на 3
Таблица поясняет логику работы триггера 561ТМ2 в зависимости от управляющих сигналов (х — безразлично состояние на данном входе; состояние, когда на входах S и R микросхемы одновременно действует лог. «1», является запрещенным).
Сигналы на входах | Состояние выхода | ||||
Рис. 1.64. а) Делитель на 10 на RS-триггерах; б) делитель на 10 на JK-триггерах
Рис. 1 65. Схема делителя на 60
Рис. 1. 66.
а) Универсальный реверсивный счетчик,
б) диаграмма напряжении микросхемы
Комбинационное включение триггеров позволяет получать счетчик с нужным коэффициентом деления входной частоты. На рис. 1.63…1.65 приведены примеры включения элементов микросхем для получения деления на 2, 3, 6, 10 и 60.
Промышленность выпускает универсальные счетчики, которые в зависимости от управляющих сигналов могут переключаться по переднему или заднему фронту входного сигнала, а также менять направление счета (сложение или вычитание). В качестве примера приведена диаграмма работы двоичного четырехразрядного реверсивного счетчика на микросхеме 561ИЕ11, рис. 1.66.
Таблица истинности поясняет назначение управляющих сигналов и логику управления микросхемой (1 — лог. «1»; 0 — лог. «0»; х — состояние безразлично, т. е. 0 или 1). Счетчик предусматривает возможность загрузить по входам D1, D2, D4, D8 параллельный код.
Pис 1.67. Делитель на 1000
Для получения нужного коэффициента деления можно использовать микросхемы двоичных счетчиков, соединяя соответствующие выходы с помощью ЛЭ, рис. 1.67, или же применить счетчик с программируемым коэффициентом деления 564ИЕ15,
Книги и статьи | |
/ / |
Счетчики и делители частоты
Счетчики импульсов — непременные узлы электронных часов, микрокалькуляторов, частотомеров и многих других приборов и устройств цифровой техники. Основой их служат триггеры со счетным входом. По логике действия и функциональному назначению счетчики импульсов подразделяют на цифровые счетчики и делители частоты. Первые из них обычно называют просто счетчиками.
Простейшим одноразрядным счетчиком импульсов может быть JK-триггер и D-триггер, работающий в счетном режиме. Он считает входные импульсы по модулю 2-каждый импульс переключает триггер в противоположное состояние. Один триггер считает до двух, два соединенных последовательно считают до четырех, п триггеров-до 2n импульсов. Результат счета формируется в заданном коде, который может храниться в памяти счетчика или быть считанным другим устройством цифровой техники-дешифратором.
На рис. 1,а показана схема трехразрядного двоичного счетчика импульсов, построенного на JK-триггерax K155TB1.
Рис. 1 Трехразрядный двоичный счетчик
Смонтируйте такой счетчик на макетной панели и к прямым выходам триггеров подключите светодиодные (или транзисторные — с лампой накаливания) индикаторы, как это делали ранее. Подайте от испытательного генератора на вход С первого триггера счетчика серию импульсов с частотой следования 1 … 2 Гц и по световым сигналам индикаторов постройте графики работы счетчика.
Если в начальный момент все триггеры счетчика находились в нулевом состоянии (можно установить кнопочным выключателем SB1 «Уст.0», подавая на вход R триггеров напряжение низкого уровня), то по спаду первого же импульса (рис. 1,б) триггер DD1 переключится в единичное состояние на его прямом выходе появится высокий уровень напряжения (рис. 1,в). Второй импульс переключит триггер DD1 в нулевое состояние, а триггер DD2-B единичное (рис. 45,г). По спаду третьего импульса триггеры DD1 и DD2 окажутся в единичном состоянии, а триггер DD3 все еще будет в нулевом. Четвертый импульс переключит первые два триггера в нулевое состояние, а третий- в единичное (рис. 1,д). Восьмой импульс переключит все триггеры в нулевое состояние. По спаду девятого входного импульса начнется следующий цикл работы трехразрядного счетчика импульсов.
Изучая графики, нетрудно заметить, что каждый старший разряд счетчика отличается от младшего удвоенным числом импульсов счета. Так, период импульсов на выходе первого триггера в 2 раза больше периода входных импульсов, на выходе второго триггера — в 4 раза, на выходе третьего триггера — в 8 раз. Говоря языком цифровой техники, такой счетчик работает в весовом коде 1-2-4. Здесь под термином «вес»имеется в виду объем информации, принятой счетчиком после установки его триггеров в нулевое состояние. В устройствах и приборах цифровой техники наибольшее распространение получили четырехразрядные счетчики импульсов, работающие в весовом коде 1-2-4-8.
Делители частоты считают входные импульсы до некоторого задаваемого коэффициентом счета состояния, а затем формируют сигнал переключения триггеров я нулевое состояние, вновь начинают счет входных импульсов до задаваемого коэффициента счета и т. д.
Для примера на рис. 2 показаны схема и графики работы делителя с коэффициентом счета 5, построенного на JK-триггерах.
Рис. 2 Схема и графики работы делителя
Здесь вам трехразрядный двоичный счетчик дополнен логическим элементом 2Й-НЕ DD4.1, который и задает коэффициент счета 5. Происходит это так. При первых четырех входных импульсах (после установки триггеров в нулевое состояние кнопкой SB1 «Уст. 0») устройство работает как обычный двоичный счетчик импульсов. При этом на одном или обоих входах элемента DD4.1 действует низкий уровень напряжения, поэтому элемент находится в единичном состоянии.
По спаду же пятого импульса на прямом выходе первого и третьего триггеров, а значит, и на обоих входах элемента DD4.1 появляется высокий уровень напряжения, переключающий этот логический элемент а нулевое состояние. В этот момент на его выходе формируется короткий импульс низкого уровня, который через диод VD1 передается на вход R всех триггеров и переключает их в исходное нулевое состояние. С этого момента начинается следующий цикл работы счетчика.
Резистор R1 и диод VD1, введенные в этот счетчик, необходимы для того, чтобы исключить замыкание выхода элемента DD4.1 на общий провод.
Действие такого делителя частоты можете проверить, подавая на вход С первого его триггера импульсы, следующие с частотой 1… 2 Гц, и подключив к выходу триггера DD3 световой индикатор.
На практике функции счетчиков импульсов и делителей частоты выполняют специально разработанные микросхемы повышенной степени интеграции. В серии К155, например, это счетчики К155ИЕ1, К155ИЕ2, К155ИЕ4 и др. В радиолюбительских разработках наиболее широко используют микросхемы К155ИЕ1 и К155ИЕ2.
Условные графические обозначения этих микросхем-счетчиков с нумерацией их выводов показаны на рис. 3.
Рис. 3 Микросхемы-счетчики
Микросхему К155ИЕ1 (рис. 47,а) называют декадным счетчиком импульсов, т. е. счетчиком с коэффициентом счета 10. Он содержит четыре триггера, соединенных между собой последовательно. Выход (вывод 5) микросхемы — выход ее четвертого триггера. Устанавливают все триггеры в нулевое состояние подачей напряжения высокого уровня одновременно на оба входа R (выводы 1 и 2), объединенные по схеме элемента И (условный символ «&»). Счетные импульсы, которые должны иметь низкий уровень, можно подавать на соединенные вместе входы С (выводы 8 и 9), также объединенные по И. или на один из них, если в это время на втором будет высокий уровень напряжения. При каждом десятом входном импульсе на выходе счетчик формирует равный по длительности входному импульс низкого уровня.
Микросхема К155ИЕ2 (рис. 3,б) -двоично-десятичный четырехразрядный счетчик. В нем также четыре триггера, но первый из них имеет отдельные вход С1 (вывод 14) и отдельный прямой выход (вывод 12). Три других триггера соединены между собой так, что образуют делитель на 5.
Рис. 4 Делители частоты
При соединении выхода первого триггера (вывод 12) со входом С2 (вывод 1) цепи остальных триггеров микросхема становится делителем на 10 (рис. 4, а), работающем в коде 1-2-4-8, что и символизируют цифры у выходов графического обозначения микросхемы. Для установки триггеров счетчика в нулевое состояние подают на оба входа R0 (выводы 2 и 3) напряжение высокого уровня.
Два объединенных входа R0 и четыре разделительных выхода микросхемы К155ИЕ2 позволяют без дополнительных элементов строить делители частоты с коэффициентами деления от 2 до 10. Так, например, если соединить между собой выводы 12 и 1, 9 и 2, 8 и 3 (рис. 4,б), то коэффициент счета будет 6, а при соединении выводов 12 и 1, 11,. 2 и 3 (рис. 4,в) коэффициент счета станет 8. Эта особенность микросхемы К155ИЕ2 позволяет использовать ее и как двоичный счетчик импульсов, и как делитель частоты.
Читайте и пишите полезныеДеление частоты
Наиболее часто для этого используют счетчики, хотя можно разделить частоту с помощью ждущего мультивибратора, ограничив число проходящих на выход импульсов. Пример такой схемы показан на рис. 1.60. Как только импульс входной частоты поступает на выход 5, ждущий мультивибратор D1.1, D1.3 запирает элемент D1.2 на время, определяемое резистором R1. Когда ждущий мультивибратор возвращается в исходное состояние, на выход поступает следующий импульс и цикл возобновляется. Схему можно усовершенствовать, заменив потенциометр полевым транзистором, что позволит управлять коэффициентом деления с помощью напряжения.
Рис. 1.60 Делитель частоты с использованием ждущего мультивибратора
Делитель на 2 можно собрать из простейших ЛЭ, рис. 1.61. Схемы делителей без использования RC-цепей имеют лучшую помехоустойчивость и болееширокий диапазон входной частоты сигнала. Основным элементом всех счетчиков является триггер с так называемым счетным входом, рис. 1.62. Таблица 1.4
Таблица 1.4
Сигналы на входах | Состояние выхода | ||||
Рис. 1.62. Делитель частоты на 2
Рис. 1.63. Делитель на 3
Рис. 1.64. а) Делитель на 10 на RS-триггерах; б) делитель на 10 на JK-триггерах
поясняет логику работы триггера 561ТМ2 в зависимости от управляющих сигналов (х — безразлично состояние на данном входе; состояние, когда на входах S и R микросхемы одновременно действует лог. «1», является запрещенным).
Комбинационное включение триггеров позволяет получать счетчик с нужным коэффициентом деления входной частоты. На рис. 1.63…1.65 приведены примеры включения элементов микросхем для получения деления на 2, 3, 6, 10 и 60.
Промышленность выпускает универсальные счетчики, которые в зависимости от управляющих сигналов могут переключаться по переднему или заднему фронту входного сигнала, а также менять направление счета (сложение или вычитание). В качестве примера приведена диаграмма работы двоичного четырехразрядного реверсивного счетчика на микросхеме 561ИЕ11, рис. 1.66.
Таблица истинности (табл. 1.5) поясняет назначение управляющих сигналов и логику управления микросхемой (1 — лог. «1»; 0 — лог. «0»; х — состояние безразлично, т. е. 0 или 1). Счетчик предусматривает возможность загрузить по входам D1, D2, D4, D8 параллельный код.
Рис. 1 65. Схема делителя на 60
Таблица 1.5
Для получения нужного коэффициента деления можно использовать микросхемы двоичных счетчиков, соединяя соответствующие выходы с помощью ЛЭ, рис. 1.67, или же применить счетчик с программируемым
коэффициентом деления 564ИЕ15, см. рис. 1.26.
Рис. 1. 66. а) Универсальный реверсивный счетчик,
б) диаграмма напряжении микросхемы
Pис 1.67. Делитель на 1000
Триггеры, выполненные на двух вентилях, как показано на рис. 8.47 и 8.50, обычно называют RS (от английских слов: ), или асинхронными триггерами. Посредством подачи соответствующего входного сигнала они могут быть установлены в то или иное состояние. -триггеры удобно использовать в схемах защиты от дребезга, а также во многих других случаях, однако более широкое применение получили триггеры, схема которых несколько отличается от рассмотренной. Вместо пары асинхронных входов они имеют один или два информационных входа и один тактирующий вход. В момент подачи тактирующего импульса выходное состояние триггера либо изменяется, либо остается прежним, в зависимости от того, какие сигналы действуют по информационным входам.
Рис. 8.51. Синхронизированный триггер.
Простейшая схема тактируемого триггера приведена на рис. 8.51. От рассмотренной выше схемы она отличается наличием двух вентилей («SET» и «RESET»). Легко проверить, что таблица истинности для этого триггера будет иметь вид
где — состояние выхода Q после подачи тактового импульса, а — до его поступления. Главное отличие схемы от предыдущей состоит в том, что входы S и R в этом случае должны рассматриваться как информационные и сигналы, присутствующие на этих входах в момент поступления тактового импульса, и определяют, что произойдет с выходом .
У этого триггера есть один недостаток. Дело в том, что изменение выходного состояния в соответствии со входными сигналами может происходить в течение всего отрезка времени, на котором тактовый импульс имеет высокий уровень. В этом смысле он еще подобен асинхронному -триггеру. Эта схема известна также под названием «прозрачный фиксатор», потому что выход «насквозь просматривает» вход в течение интервала действия тактового сигнала.
Всесторонние возможности триггерных схем раскроются после введения новых, нескольких отличных от рассмотренных конфигураций, которые представляют собой триггер типа «ведущий-ведомый» (двухступенчатый) и триггер, запускаемый по фронту.
Рис. 8.52. D-триггеры с запуском по фронту.
Триггеры типа «ведущий-ведомый» и триггеры, запускаемые по фронту.
Эти типы триггеров наиболее распространены. Информация, поступившая на входные линии этого триггера к моменту возникновения перехода или «фронта» тактового сигнала, определяет, каким будет состояние выхода в последующий интервал времени. Такие триггеры выпускаются в виде недорогих ИМС и всегда используются в этом виде, но для того чтобы понять, как они работают, имеет смысл рассмотреть их внутреннюю структуру. На рис. 8.52 показаны принципиальные схемы так называемых -триггеров. Информация, поступившая на -вход, передается на выход Q после подачи тактового импульса. Рассмотрим принципы действия триггера типа ведущий — ведомый (рис. 8.52, а). Если тактовый сигнал имеет высокий уровень, разрешается работа вентилей 1 и 2, через которые ведущий триггер (вентили 3 и 4) устанавливается в состояние, соответствующее -входу: . Вентили 5 и 6 закрыты, поэтому ведомый триггер (вентили 7 и 8) сохраняет свое предыдущее состояние. Когда тактовый сигнал перейдет в состояние низкого уровня, входы ведущего триггера отключатся от -входа, а входы ведомого подключатся к входу ведущего, в результате последний передаст свое состояние ведомому триггеру. После этого никакие изменения на выходе произойти не смогут, так как ведущий триггер заблокирован. С приходом следующего тактового сигнала ведомый триггер отключится от ведущего, а ведущий воспримет новое состояние входа.С точки зрения внешних сигналов триггер, срабатывающий по фронту, ведет себя точно также, однако внутри он работает по-другому. Принцип его действия нетрудно разобрать самостоятельно. Схема, показанная на рис. 8.52, б, представляет собой распространенный семейства ТТЛ, срабатывающий на положительном перепаде. В рассмотренном ранее триггере типа «ведущий-ведомый» данные на выход передавались по отрицательному перепаду тактового импульса.
Рис. 8.53. D- и JK-триггеры.
В номенклатуру стандартных ИМС, выпускаемых промышленностью, входят триггеры, срабатывающие как по одной, так и по другой полярности перепада. Кроме того, большинство триггеров имеют также асинхронные входы 5 и R. Они могут устанавливаться или сбрасываться как высоким, так и низким уровнем в зависимости от типа триггера. На рис. 8.53 показано несколько популярных триггеров. Стрелка обозначает динамический вход (срабатывание по фронту), а кружок — инверсию. Таким образом, изображенная на рисунке схема 74 представляет собой сдвоенный -триггер, который срабатывает по положительному перепаду и имеет асинхронные входы 5 и R, активные по низкому уровню. Схема 4013 представляет собой сдвоенный -триггер семейства КМОП, срабатывающий по положительному перепаду и имеющий асинхронные входы 5 и R, активные по высокому уровню. Интегральная схема 112 — это сдвоенный -триггер типа ведущий — ведомый, срабатывающий по отрицательному перепаду и имеющий асинхронные входы 5 и R, активные по низкому уровню.
JK-триггер.
По принципу действия JK-триггер аналогичен D-триггеру, но имеет два информационных входа. Его таблица истинности имеет вид:Если на входы поступают противоположные сигналы, то на очередном фронте тактового импульса выход Q воспроизводит значение -входа. Если оба входа J и К имеют низкий уровень, то состояние выхода не изменится. И наконец, если на обоих входах высокий уровень, триггер будет совершать «переброс» (менять свое состояние на каждом тактовом импульсе), т. е. работать в счетном режиме).
Предупреждение. Некоторые старые типы — триггеров представляют собой «ловушку для единиц». Этот термин вы не найдете ни в одной документации, он означает явление, которое может привести неосведомленного человека к весьма неприятным последствиям. Дело в том, что если на интервале, когда ведомый триггер открыт тактовым сигналом, вход J и К (или оба одновременно) на какой-то момент изменит свое состояние, а затем до окончания тактового сигнала вернется в исходное, то это кратковременное состояние триггер запомнит и в дальнейшем он будет вести себя так, как если бы это состояние сохранилось. В результате триггер может переброситься на следующем тактовом перепаде, даже если сигналы, действующие в момент этого перепада на входах J и К подтверждают предыдущее состояние. Это может привести, мягко говоря, к своеобразному поведению. Проблема возникает из-за того, что эти триггеры были сконструированы в предположении, что тактовый импульс имеет очень короткую длительность, в то время как в действительности тактирование всегда производится сигналом конечной длительности. Если используется триггер типа «ведущий-ведомый», следует соблюдать меры предосторожности, либо вообще избегать их, применяя более надежные триггеры, работающие по фронту. Две хорошие альтернативы, которые используют истинно запуск по фронту, это приборы 112 и 109. Оба представляют собой сдвоенные (два в одном корпусе) -триггеры с асинхронными 5- и -входами, активными по низкому уровню. Устройство 112 срабатывает по отрицательному фронту тактового сигнала, а устройство положительному. Схема 109 имеет интересную особенность, а именно, К-вход у него инверсный, поэтому иногда его называют JК-триггер с запретом.-входе всегда действует инверсия по отношению к текущему состоянию триггера. Частота сигнала на выходе в любом случае будет равна половине входной частоты.
Рис. 8.55. Время установления данных и время удержания.
Синхронизация информации и тактирование.
В связи с последней схемой возникает интересный вопрос: не получится ли так, что триггер не сможет переброситься, так как состояние -входа изменяется почти сразу же вслед за тактовым импульсом? Другими словами, не начнет ли схема сбиваться, если на ее входе происходят такие странные явления? Этот вопрос можно сформулировать и следующим образом: в какой точно момент по отношению к тактовому импульсу -триггер (или какой-нибудь другой) анализирует состояние своего входа? Ответ такой: для любого тактируемого устройства существует определенное «время установления» густ и «время удержания» . Для того чтобы схема работала правильно, информация должна поступать на вход не позднее чем за время до возникновения тактового перепада и оставаться неизменной по крайней мере в течение времени. Если сигнал на -входе изменяется на интервале времени удержания, то может возникнуть любопытный эффект, носящий название «метастабильное состояние», при котором триггер не может определить, в какое состояние он должен перейти. Об этом явлении мы вскоре еще упомянем.Рис. 8.56. 4-разрядный счетчик.
Деление на число, большее чем 2.
С помощью каскадного соединения счетных триггеров (выход Q каждого предыдущего триггера подключен к тактическому входу последующего) легко получить «делитель на , или двоичный счетчик. На рис. 8.56 показана схема четырехразрядного асинхронного счетчика и даны его временные диаграммы. Заметим здесь, что если выход Q каждого триггера непосредственно действует на тактовый вход следующего, срабатывание триггеров должно происходить по спаду (заднему фронту) сигнала на тактовом входе (показано кружком инверсии). Эта схема представляет собой счетчик — делитель на 16: на выходе последнего триггера формируются прямоугольные импульсы, следующие с частотой, равной 1/16 частоты входного тактового сигнала. Схема называется счетчиком, поскольку информация, присутствующая на четырех входах Q, может рассматриваться как -разрядное двоичное число, которое изменяется от 0 до 15, увеличиваясь на единицу с каждым входным импульсом.Этот факт отражает временная диаграмма на рис. 8.56.б, на которой СЗР означает «старший значащий разряд», МЗР — «младший значащий разряд», а изогнутые стрелки, облегчающие понимание, указывают, какими перепадами вызываются изменения сигналов.
Этот счетчик, как вы увидите в разд. 8.25, выполняет настолько важную функцию, что выпускается в виде большого числа модификаций, выполненных в виде однокристальных микросхем, включая такие форматы счета, как -разрядный, двоично-десятичный и многоцифровой. Соединяя эти счетчики каскадно и воспроизводя их содержимое с помощью цифрового индикатора (например, светодиодного) можно легко построить схему подсчета каких-либо событий. Если разрешить прохождение импульсов на вход счетчика в течение ровно 1 с, то получится счетчик частоты, который будет воспроизводить значение частоты путем подсчета числа периодов в секунду. В разд. 15.10 приводятся схемы этого простого, но очень полезного устройства. Промышленностью выпускаются однокристальные счетчики частоты, в состав которых входят дополнительно генератор, схемы управления и вывода на индикацию. Триггер такого устройства показан на рис. 8.71.
На практике простейшая схема каскадирования счетчиков посредством соединения каждого выхода Q со следующим тактовым входом имеет некоторые интересные проблемы, связанные с покаскадной задержкой распространения сигнала по цепочке триггеров. По этой причине лучше использовать схему, в которой один и тот же тактовый сигнал подается одновременно на все входы. В следующем разделе мы будем рассматривать эти синхронные тактируемые системы.
ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ МНОГОГОЛОСНОГО ЭМИ | Техника и Программы
А. Маргулис, Ю. Парыгин
Анализ схемотехнических решений делителей частоты многоголосного ЭМИ, описанных в последние годы в журнале «Радио», позволяет сделать вывод, что при проектировании делителя частоты разработчику приходится искать решение, удовлетворяющее двум во многом противоречивым требованиям — точности сетки частот, соответствующих равномерно темперированному музыкальному строю, и уменьшению аппаратурных затрат, а значит, габаритов устройства, потребляемой мощности, стоимости и т. п. Первое заставляет увеличивать частоту задающего генератора (построенного нередко на кварцевом резонаторе) вместе с коэффициентами деления счетчиков. Второе приводит к необходимости снижать коэффициенты деления, чтобы уменьшить число триггеров в линейке делителя.
Описанный ниже делитель частоты предназначен для работы в составе высококачественного клавишного электронного музыкального инструмента в качестве синтезатора частот. В основу работы положен принцип деления частоты одного задающего генератора fзг до получения двенадцати звуковых частот., соответствующих пятой октаве. Задача может быть решена путем получения импульсов каждой частоты на отдельном счетчике с со-ответствующим коэффициентом пересчета. .Однако при удачном выборе коэффициентов пересчета возможно объединение счетчиков с равными коэффициентами. Для этого, необходимо, чтобы коэффициенты пересчета были разложимы на простые множители при равенстве отдельных множителей. Такое построение делителя позволяет заметно снизить аппаратурные затраты.
Технические характеристики
Диапазон частот, Гц:
от до субконтроктавы 16,35
до си четвертой октавы 3951,064
Относительная погрешность частоты, % +0,15787,., — 0,15083
Выходное напряжение, В, не менее 2,4
Напряжение питания, В 5 ±0,25
Потребляемый ток, А, не более 2,1
Рис. 1. Функциональная схема делителя частоты
Значения частоты, соответствующие соседним нотам, связаны соотношением1,0594633. При общем задающем генераторе аналогичное соотношение связывает и необходимые коэффициенты деления счетчиков К2 = м K1. Поскольку K1F1= K2F2= …K12F12= fзг, погрешность (в процентах) частоты полностью переходит в погрешность коэффициента деления
ЭМИ I класса, выпускаемые промышленностью, имеют точность сетки частот не выше 0,3%, поскольку на слух такое отклонение уже не обнаруживается. Таким образом, задача сводилась к нахождению коэффициентов деления, для которых ni < 0,3% Путем переборки возможных вариантов был найден ряд коэффициентов деления, относительная погрешность которых по абсолютной величине не превышает 0,16% и которые к тому же допускают разбиение их на простые сомножители. На основе этого набора коэффициентов (они представлены в таблице) составлена функциональная схема делителя частоты (рис. 1), представляющая собой разветвляющуюся структуру и обеспечивающая заметную экономию микросхем.
Коэффициент | Округленно | Погрешность | Сомножители | Нота |
116 | 116 | 0 | 2X58 | Си |
122,8977 | 123 | 0,08 | 3X41 | Ля-диез |
130,2055 | 130 | 0,15787 | 2X5X13 | Ля |
137,9479 | 138 | 0,03772 | 2X3X23 | Соль-диез |
146,1507 | 146 | 0,10316 | 2X73 | Соль |
154,8413 | 155 | 0,10247 | 5X31 | Фа-диез |
164,0486 | 164 | 0,02966 | 2X2X41 | Фа |
173,8034 | 174 | 0,11307 | 3X58 | Ми |
184,1383 | 184 | 0,07513 | 2X2X2X23 | Ре-диез |
195,0877 | 195 | 0,04498 | 3X5X13 | Ре |
206,6882 | 207 | 0,15083 | 3X3X23 | До-диез |
218,9782 | 219 | 0,00979 | 3X73 | До |
Частота задающего генератора для работы с опись ваемым делителем равна 916647 Гц. Однако, очевидце и для частоты задающего генератора можно составил подобный ряд, где ее значения будут связаны описа; ными выше соотношениями. В этом случае можно из такого ряда подобрать наиболее подходящее значение частоты генератора, а несоответствие частоты ноты на выходе делителя устранить коммутацией в клавиатуре ЭМИ. При желании задающий генератор можно выполнить и перестраиваеваемым, что даст возможность подстройки ЭМИ при сохранении точности музыкального, строя.
Рис. 2. Схема делителя частоты на 5 и 13
Рис. 3. Схема делителя частоты на 73
Рис. 4. Схема делителя частоты на 31
Рис. 5. Схема делителя частоты на 58
Рис. 6. Схема делителя, частоты на 41
Рис. 7. Схема делителя частоты на 23
Схема делителя частоты на 5 и 13 показана на рис. 2. Импульсы задающего генератора поступают на вход С2 счетчика D1, с вывода. 11 которого снимаются импульсы частотой следования f/5. В соответствии со схемой рис. 1 это напряжение подают на входы делителей на 13 и 31. Так как на входы установки в состояния 0 и 9 счетчика D1 подано напряжение логичес; кого 0, то есть возможность использовать свободный триггер, этой микросхемы в делителе, на 13. После прихода 13-го импульса на выводах 11 и 12 счетчика D2 появляется напряжение 1, устанавливающее в состояние 0 триггеры микросхемы D2. Свободный триггер микросхемы D1 в момент обнуления триггеров микросхемы D2 находится в нулевом состоянии и не нарушает работу делителей.
На рис. 3 показана принципиальная схема делителя частоты на 73. Так как 73 == 6 х 12 + 1, то на выводе 12 счетчика D1 и выводе 8 счетчика D2 после прихода 73-го импульса появится сигнал 1, который установит в состояние 0 триггеры обоих счетчиков. Аналогично описанному построены делители на 31 (рис. 4), на 58 (рис. 5) и на 41 (рис. 6).
Несколько иначе работает делитель на 23 (его схема изображена на рис. 7). После 22-го импульса на выводах 9 обоих счетчиков появится сигнал 1, который установит оба счетчика в состояние 1001. Очередной 23-й импульс обнулит триггеры счетчиков.
Рис. 8. Схема октавцого делителя
Из функциональной схемы (см. рис. 1) ясно, что дальнейшее деление до получения звуковых частот пятой октавы обеспечено делителями с коэффициентами пересчета, кратными 2 и 3. Делители на 3 собраны на счетчиках К155ИЕ4,-импульсы поступают на – вход С2. Один триггер в корпусе счетчика остается неподключенным, причем входы установки его в состояние 0 «заземлены». Это позволяет использовать свободный триггер б делителе с четным коэффициентом. Кроме того, последний, четвертый, триггер в счетчике при отсутствии сигналов сброса делит частоту на 2, что дает возможность использовать его в октавном делителе.
Сформированные сигналы соответствуют частотам пятой октавы. Для получения сигналов низших октав требуется последовательное деление на 2 нужное число раз. Если использовать последний триггер счетчика К.155ИЕ4 в октавном делителе, для последующего деления после К155ИЕ4 удобно применять группы из трех триггеров счетчика К155ИЕ5.
Схема октавного делителя частоты, построенная таким образом, представлена на рис. 8. Выходы делителей обозначены нотами и цифрами, соответствующими октаве. Для получения звуковых частот низших октав импульсы с выходов первой октавы подают на вход делителя на 16. В результате формируются все сигналы с частотами до субконтроктавы включительно.
В случае использования клавиатуры ЭМИ с диапазоном в 4 — 5 октав можно его расширить путем подключения дополнительного делителя к задающему генератору. Клавишу сдвига диапазона нужно вывести на панель управления ЭМИ, с тем чтобы иметь возможность оперативно переходить на 1, 2 или 3 октавы вниз по частоте.
Для питания описанного делителя частоты необходимо использовать источник с минимальным уровнем пульсаций, иначе выходные сигналы будут промодулированы частотой 50 или 100 Гц и звучание ЭМИ будет сопровождаться фоном низкой частоты.
Безошибочно собранный из исправных деталей делитель начинает работать сразу. При его монтаже следует предусмотреть установку фильтрующих конденсаторов емкостью 0,047…0,1 мкФ параллельно в цепь питания микросхем, по-одному на каждые две микро–схемы. Без этих конденсаторов не исключено взаимное влияние микросхем через цепи питания, которое может привести к срыву работы ЭМИ.
OCR Pirat
ПримерVerilog — Часы делятся на n
Примеры Verilog — Часы делятся на n нечетное
Теперь мы расширим код часов Divide on 3 до деления на любое нечетное число. Как и раньше, мы снова должны подсчитывать количество нарастающих и спадающих фронтов. Затем мы используем умную математику для управления часами, которые делятся на нечетное число.
Проблема — Запишите код Verilog, который имеет на входе часы и сброс. У него есть вывод, который можно назвать clk_out.Clk_out — это также часы с частотой Частота входных часов, умноженная на 1 / N, где N — нечетное число. Он имеет синхронный сброс, и если он есть, если сброс равен 1, outclock сбрасывается до 0. Напишите тестовый стенд, чтобы проверить это.
Решение —
Это основной код clock.v
|
Вот тестовый стенд clocktb.v
|
Пояснение
1. Считаем количество положительных и отрицательных граней.
2. Обратите внимание на математику.
присвоить clk_out = ((pos_count> (N >> 1)) | (neg_count> (N >> 1))); |
N >> 1 требует пояснений.Если бы N было четным числом, N >> 1 — это просто деление на 2.
Но здесь N — нечетное число. Рассмотрим, например, что N равно 11 или 5’b10011. Мы знаем, что когда мы сделать сдвиг вправо, самый правый бит теряется — что эквивалентно преобразованию N в N-1. И затем сдвиг вправо делит число на 2. Итак, N >> 1, когда N выключено, означает, что N становится (N-1) / 2.
Итак, когда N = 11, N >> 1 получается 5. Если = 5 или 3’b101, то N >> 1 составляет 3’b010 (потеряны самые правые цифры) или 2.
3. Чтобы понять, как работают математические вычисления, рассмотрите два счетчика на рисунке ниже, которые сохраняют подсчет количества положительных и отрицательных импульсов. для N = 7.
Теперь посмотрим на периоды времени, когда положительный счет удовлетворяет условию (pos_count> (N >> 1)), в данном случае pos_count> 3.
И смотрит периоды времени и отрицательный счетчик> (N >> 1), выделенный светло-коричневым.
Наконец, мы объединяем два условия, чтобы получить положительный импульс.
4. Уловка состоит в том, чтобы посмотреть на формы сигналов для счетчиков в качестве примера (установить N на любое фиксированное число) и найти правильные математические вычисления, которые подходят для этого.
Как только математика заработает, обобщите ее на N.
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp
5-битный кольцевой счетчик делителя частоты | Продукты и поставщики
Грубая ВМТ достигается за счет 8-битного высокоскоростного КМОП делителя, который состоит из двух каскадов.Первый каскад — кольцевой делитель КМОП регистрового сдвига. используется для деления частоты DCO в 8 раз, и разработан для работы в диапазоне частот> 5 ГГц. Второй этап — это счетчик пульсаций переноса, реализованный с помощью цифрового синтеза оформление и…
Выход кольцевого генератора также синхронизирует счетчик и компаратор, которые используется для установки количества битов, передаваемых в одном пакете.Счетчик, чей схема показана на рис. 3-23, в первом два регистра. Хотя сам счетчик имеет 7-битную конструкцию, только последние 5 битов применяются к…
5 Реконфигурируемых преобразователей мощности на переключаемых конденсаторах Делители состоят из цифровых защелок. Чтобы сравнить частоты в двух подпороговые кольцевые генераторы, счетчики импульсов R-S используются для подсчета импульсов генерируется подпороговым кольцевым генератором, который управляется Vout ’, в одном тактовый цикл переключения.… Управляющий логический генератор, регулятор усиления определяет силовой каскад преобразование CG, с 3-битными управляющими сигналами.
Выход кольцевого генератора также синхронизирует счетчик и компаратор, который используется для установки количества передаваемых битов в одном пакете. Счетчик, схема которого приведена на На рис. 8 для первых двух используется делитель частоты с переносом пульсаций. регистры. Хотя сам счетчик представляет собой 7-битную конструкцию, только последние 5 бит применяются к…
8-битный ВМТ реализуется грубым-точным ВМТ [7] с фазочастотный детектор.DCO [5] реализуется цифровым способом. управляемые матрицы pMOS, пятикаскадный кольцевой генератор, двоичный в декодер термометра, DSM первого порядка и делитель на 4. Разделение на 57–64 MMD реализуется с помощью предварительного делителя деления на 4/5 и двух программируемых счетчиков.
Счетчик может получать непрерывный и целочисленное значение в течение отчетного периода с использованием оптимизированного zation… На рисунке 5 показана блок-схема предлагаемого DCO.Для низкий ток питания DCO, минимальный ток питания может ограничивать рабочую частоту кольца -DCO. Таким образом, DCO использует 1-битные и 2-битные делители для увеличения рабочего диапазона. частотный диапазон при изменении тока питания и возникает напряжение питания.
Если синхронное поведение не требуется (например, для делителей частоты) более простой может использоваться счетчик пульсации переноса (асинхронный) [11]. 0 Сложность пространства, линейная по количеству битов (т.е. НА)). … Приемлемо (например, когда N мало или когда Нужны «сверхбыстрые» счетчики) кольцо («витой хвост», Джонсон … … двоичная последовательность не нужен, простой регистр сдвига с линейной обратной связью (LFSR) [5, 8] может быть…
Основными модулями цифрового преобразования являются 14-битный счетчик и кодирование FM0. Счетчик контролируется по часам, которые генерируются с помощью кольца с ограниченным током — топология генератора, частота которого определяется исходя из ширина импульса, характеристики датчика MEMS, желаемые диапазон давления 50 мм рт. минимум… Так как ширина выходного импульса частоты делитель quency имеет чувствительность 1.536 s / fF, и… Временная диаграмма цифрового преобразователя Схема представлена на рис.5.
В phold сигнал генерируется с использованием сигнала переполнения от перезагрузки способный счетчик для включения вывода… В кольце -DPLL вывод clock и clkg имеют одинаковую частоту, в то время как в LC-DPLL clkg работает на 1/16 вывода. DCO-дизеринг ΔΣM равен синхронизируется собственным делителем, программируется от M = 1 до 8 дюймов… В контуре используется тот же 8-битный сумматор Когге-Стоуна. фильтра, в 1 / N… Схема 5-ступенчатого кольцевого DCO показана на рис.28.6.2.
Четыре этапа кольцевой генератор был выбран, чтобы статическая мощность, рассеиваемая в кольцевом генераторе примерно равна мощности переключения, рассеиваемой в счетчике грубой очистки. … Сделано путем подключения трех инверторов и буфера в цепь, как показано на Рисунке 5-3. Разрешены 3 младших бита. Значение делителя D для петли фазовой автоподстройки частоты — 136 с учетом системных часов на… Частота колебаний кольцевого генератора составляет 408 МГц.
Конструкция программируемого делителя частоты 5 ГГц для синтезатора частоты с дробным коэффициентом деления
[1] Д. Банерджи, PLL Performance, Simulation, and Design, (2006), http: / www. вебенч.национальный. com / appinfo / беспроводной / файлы / deansbook4. pdf.
[2] Пин-Эн Су и Судхакар Памарти, Синтез частот на основе дробного N с фазовой автоподстройкой частоты: Учебное пособие, IEEE T CIRCUITS-II, vol.56 (2009), стр. 881-885.
DOI: 10.1109 / tcsii.2009.2035258
[3] Бехзад Разави, Основы микроэлектроники, John Wiley & Sons Inc., Нью-Йорк (2008).
[4] Цицерон С. Ваучер, Игорь Ференчич, Маттиас Лохер, Себастьян Седваллсон, Урс Фогели и Чжэньхуа Ван, Семейство маломощных модульных программируемых делителей в стандарте 0.Технология CMOS 35 мкм, IEEE J SOLID-ST CIRC, т. 35 (2000).
DOI: 10.1109 / 4.848214
[5] Ю.Акадзава, Х. Кукути, А. Ивата, Т. Мацуура и Т. Такахаши, БИС синтезатора частоты 1 ГГц с низким энергопотреблением, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC-18 (1983), стр. 115-121.
DOI: 10.1109 / jssc.1983.1051907
[6] W.Ф. Иган, Синтез частот с помощью фазовой синхронизации, John Wiley & Sons Inc., Нью-Йорк, (2000).
[7] Массимо Алиото, Розарио Мита и Гаэтано Палумбо, Разработка высокоскоростных энергоэффективных МОП-логических делителей частоты в токовом режиме, IEEE T CIRCUITS-II, vol.53 (2006), стр.1165-1690.
DOI: 10.1109 / tcsii.2006.882350
[8] Н.Кришнапура и П. Р. Кингет, A 5. Программируемый видеорегистратор с частотой 3 ГГц для iperLAN в КМОП 0,25 мкм, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 35 (2000), с.1019–1024.
DOI: 10.1109 / 4.848211
[9] А.Вафа и А. Ахмед, Архитектура высокоскоростного многомодульного прескалера RF для синтезаторов частоты с ФАПЧ с дробным коэффициентом деления, в Proc. IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems, Ванкувер, Канада, май 2004 г., стр. 241-244.
DOI: 10.1109 / iscas.2004.1328985
MC14521B — 24-ступенчатый делитель частоты
% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 5 0 obj / Title (MC14521B — 24-ступенчатый делитель частоты) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > транслировать 2014-07-24T09: 55: 46 + 02: 00BroadVision, Inc.2020-10-19T14: 12: 22 + 08: 002020-10-19T14: 12: 22 + 08: 00 Приложение Acrobat Distiller 9.0.0 (Windows) / pdf
Схема деления частоты с минимальным набором оборудования
Ссылка на купоны: Здесь
Большинство плат FPGA в наши дни поставляются с высокочастотными генераторами порядка 50/100 МГц, а схемы, которые мы должны управлять с помощью FPGA, работают на более низких тактовых частотах.Так что деление часов необходимо для таких приложений. Хотя Xilinx предоставляет IP-ядра DCM для разделения тактовой частоты, они зависят от платы и отображаются в виде черного ящика. С помощью счетчиков, описанных ниже, вы можете настроить свой код и синтезировать его в соответствии с вашими требованиями, которые не зависят от используемой вами платы.
Это один из самых простых и часто используемых счетчиков, для которого требуется только один D-триггер. Сначала мы должны спроектировать D-FF и подключить выход Q-линейки к входу D, чтобы получить деление на 2.Моделирование на основе формы волны можно использовать для проверки вашего проекта. Вы можете заметить, что КПД тоже будет 50%.
Ниже приведен код со схемой RTL, созданной с помощью инструмента PlanAhead. Вы можете проверить код и RTL.
RTL / КОД:
Результаты моделирования:
Разделить на 3 счетчика: Для деления на 3 счетчика нам нужно спроектировать два модуля
1.мод 3 счетчик
2.Dff
В этом случае необходимо изменить код DFF, поскольку FF должен быть прозрачным для D только на отрицательном фронте тактового сигнала.
С небольшой модификацией кода D-FF мы можем создать DFF для отрицательного фронта. Мы должны использовать логический элемент ИЛИ, чтобы получить окончательный результат. RTL дает четкий дизайн для счетчика деления на 3.
RTL / КОД:
результатов моделирования:
Делить на 4 счетчика:
Если вы заметили, деление на 4 похоже на деление на 2.Здесь два счетчика делятся на 2 в каскаде. Эта ситуация упрощает наши усилия, поскольку нам не нужно переписывать код для счетчика div4. Все, что нам нужно сделать, это дважды создать экземпляр счетчика div2 и подключить их каскадно, как показано. Здесь нет необходимости в каких-либо других логических элементах, как в случае счетчика Div3. См. Код и RTL для счетчика div3, как показано ниже. Для DFF используется индивидуальный сброс, и они должны устанавливаться по порядку. Сначала необходимо сбросить D-FF X1 (rst1) (высокий), а затем установить низкий уровень.Затем вы должны сбросить D-FF X2 с максимума, а затем с минимума.
RTL / КОД:
результатов моделирования:
После того, как план деления на 4 будет завершен, вы можете расширить ту же концепцию для всех кратных 4 делений, таких как 4,8, 12 и т. Д. Единственная необходимая модификация — это количество этапов D-FF. Для деления на 8 счетчиков вам понадобится 3 D-FF в каскаде, а для 12 вам понадобится 4 и так далее… Ниже представлены конструкции на 8 и 12 счетчиков. Попробуйте спроектировать его с теми же кодами и соответствующим образом создать их экземпляры.
Делить на 6 счетчиков: Не очень сложно, всего 3 D-FF и их каскадирование дает нам деление на 6 счетчиков.Кодирование намного проще по сравнению с делением на 3 счетчика. Попробуйте написать код самостоятельно, если вы застряли, вы можете сослаться на мой код ниже со схемой RTL.
RTL / КОД:
Результаты моделирования:
Мы обновим оставшиеся счетчики по мере того, как будет готов дизайн.Спасибо . Продолжай читать .
делитель частоты
делитель частотыРАЗДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ
Говорят, что делитель частоты — это цепь, которая принимает в ввести сигнал определенной частоты f и выдает выходной сигнал частоты ф / н где n — целое число. Нужда в делитель частоты, потому что он имеет как с одним и тем же тактовым сигналом, должен схемы привода с разной частотой, и потому что их легче стабилизировать с помощью означает схему в кварце заданную схему с более высокой скоростью, а затем получить более низкую частоту, которая тоже будет стабилизироваться, хотя есть кристалл кварца на нужную частоту.
Каскадное соединение нескольких триггеров типа T может быть получено путем деления частоты на несколько 2 согласно следующему формула:
f n = f / 2 n
где n — целое число. Желая получить делитель на 4, мы можем использовать следующая схема:
Желая получить перегородку на 8 можно использовать следующую схему:
Если вместо этого вы предпочитаете использовать другой делитель чем мощность 2, вы должны остановить подсчитывая импульсы, когда вы достигли желаемого числа.Как мы видим из следующая таблица:
ЧАСЫ | Q 2 | Q 1 | Q 0 |
0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 |
2 | 0 | 1 | 0 |
3 | 0 | 1 | 1 |
4 | 1 | 0 | 0 |
5 | 1 | 0 | 1 |
6 | 1 | 1 | 0 |
7 | 1 | 1 | 1 |
8 | 0 | 0 | 0 |
9 | 0 | 0 | 1 |
если конечная частота делитель, когда добрался до 101 комбинация, равная цифре 5, я получаю разделитель на 5. Для реализации схемы необходимо поставить должны применяться один или несколько элементов И, к входам которых выходы соответствующий триггер типа Т, как на следующей схеме:
Потому что комбинация 101 верно, потому что это необходимо что Q 0 = 1; Q 1 = 0; Q 2 = 1 ; выход логического элемента И дает только 1, когда требуемая комбинация верна, сброс всех трех триггеров типа T.
Желание получить разделитель 10 можно каскадировать на делитель для делитель 5 для 2, получая 10 = 5 x 2. Как на следующей диаграмме:
Corso di ElettronicaАСИНХРОННЫЕ И СИНХРОННЫЕ СЧЕТЧИКИ
Делитель частоты ведет себя как счетчик импульсов; счетчик может хранить количество импульсов получил на входе. Говорят, что модуль счетчика числа двоичных конфигурации, предполагающие запуск с нуля до следующего сброса.Формула имеет следующий вид:
м = 2 n
где m — это модуль, а n — это количество выходов счетчика.
Считается асинхронным счетчик, выходы которого переключаются один за другим без синхронизации. Учитывая схему делителя на 8:
, если взять выходы Q 0 , Q 1 , Q 2 , получаем счетчик на 8 асинхронный.Часы, по сути, нельзя использовать для синхронизации, потому что они используются как входной сигнал.
Однако существуют ограничения на частота срабатывания, обусловленная характеристиками триггеров и задержки раз, на самом деле может быть, что некоторые комбинации могут быть пропущены. Условие для должно соблюдаться то, что сигнал от отсчета не превышает рабочую частоту первый триггер, потому что последующие всегда работают на частотах вдвое.
Синхронный счетчик может быть синхронизируется тактовыми импульсами.Разбираем следующую схему:
Это синхронный счетчик модуля 8. Так как триггеры Т-типа переключают их на каждый тактовый импульс. Выход Q 0 переключатели на каждом тактовом импульсе, как и в первом триггере, входы J и K подключены к высокий уровень. Выход Q 1 второго триггера переключается каждые два тактовых импульса, следовательно, входы логического элемента И: 1 , оба необходимо подождать до 4 часы импульсы.Поэтому, когда вы приедете, первые 4 тактовых импульса на последнем флипе переключатели флоп и выводит на выходе Q 2 до 1; когда это 8 тактовых импульсов Q 0 = 1; Q 1 = 1; Q 2 = 1 ; ; это, однако, из-за сброса из трех выходов в следующий момент.
ПЕРЕМЕСТИТЕЛЬНЫЕ РЕГИСТРЫ
Говорят, что зарегистрируйте схему, способную хранения данных. Регистр может быть 8-битным, 16-битным, 32-битным.Вы говорите, чтобы сдвинуть регистры, в которых данные передаются от одного бита к другому в процессе письма или чтения. Каждый бит регистра состоит из триггера. В запись данных в регистр может быть последовательной или параллельной; обозначается сокращение SI последовательный ввод; является обозначается аббревиатурой PI , параллельный вход, аналогично обозначенный SO последовательные выходные данные и PO с данные параллельного вывода. Может пригодиться следующая схема:
Наконец-то есть универсальный регистр, который, изменяя режимы работы, может быть последовательным или параллельным в как входящие, так и исходящие.Схема следующая:
На практике с помощью переключателя выбирается режим работы между последовательный или параллельный, входящий и исходящий, перед отправкой или получением данных. Блок-схема типа SISO выглядит следующим образом: следующие:
г. Общий сброс очищает все четыре D-типа флип-флоп, перед сохранением данных; при каждом тактовом импульсе датум переносится слева направо на следующий триггер типа D.
Реестр SIPO и Тип PISO может использоваться для преобразования данные из последовательного в параллельный SIPO и из параллельного в последовательный для ПИСО.
Проф. Пьетро де Паолис
2014
Курс электроники
Разъяснение профессора электроники
Nuova pagina 1Электрическая школа
электрическая школа — indiceЗапрос информации
Карта по типу школы
Индекс всех страниц сайта
Scuola Elettrica
Делители и счетчики частоты IC, январь 1969 г. Electronics World
Январь 1969 г. Мир электроники ОглавлениеВоск, ностальгирующий по истории ранней электроники.См. Статьи из Electronics World , опубликовано в мае 1959 г. — Декабрь 1971 г. Все авторские права подтверждаются. |
Субъект цифровых схем на основе ИС была относительно новой в 1969 году, когда эта история была напечатана в издании Electronics. World и, вероятно, считался знатоком. Обратите внимание, что это было написано исследованием инженер компании Lockheed Missiles and Space. Сегодня начинаются вводные курсы цифровой логики с материалами, представленными здесь, и быстро продвинутся в программируемую логику, микропроцессоры ASIC и вне.Даже если вы уже прошли курсы цифровой логики со счетчиками и делителями, знания может быть в пыльном уголке серого вещества и выдержать освежение. Одна из моих главных мотиваций за обучение и получение лицензии на радиолюбительство (недавно повышен до уровня Extra), должен был есть повод пересмотреть и заново изучить концепции, впервые изученные давно.
Я еще не приобрел номер Electronics World , в котором Часть 1 опубликована.
IC делители частоты и счетчики
Часть 2
Дональд Л. Стейнбах / инженер-исследователь
Lockheed Missiles and Space Co.
Полные системы делителя частоты и счетчика. Синхронные делители для коэффициентов деления от двух через десять даны вместе с простым счетчиком декад, использующим недорогие, легко доступные интегрированные схемы.
В Части 1 этой статьи довольно подробно обсуждаются характеристики семейства триггеров IC, ворота и буферы.В этой части мы расширяем эту информацию до полного делителя частоты и счетчика. системы.
Логические элементы в делителях и счетчиках
Делители и счетчики частоты, описанные в этой статье, состоят из одного или нескольких JK FF. (триггеры) соединены таким образом, что каждый CP (тактовый импульс) поступает на вход делителя один или несколько FF в состоянии изменения разделителя. Это достигается путем «принуждения» FF к определенным состояний, используя входы S и C и / или соответствующий выбор источника для входа T.В некоторых вентили case используются для получения сигналов для S и C, которые еще не существуют где-то в разделителе. Буферы используются по мере необходимости для увеличения уровней возбуждения и / или обеспечения изоляции от внешних цепей.
Рис. 1 — Это состояния до и после триггера, которые существуют для всех возможных комбинации ввода / вывода.
Рис. 2 — Все возможные состояния делителя до 4 FF.
Фиг.3 — Схема и работа синхронного делителя n = 3.
Рис. 4 — Синхронный делитель n = 4 с выходом n = 2.
Рис. 5 — Схема и работа синхронного делителя n = 5.
Рис. 6 — Схема и работа синхронного делителя n = 6.
Рис. 7 — Схема и работа синхронного делителя n = 7.
Фиг.8 — Синхронный делитель n = 8 с синхронными n = 2,4 выходами.
Рис. 9 — Схема и работа синхронного делителя n = 9.
Рис.10 — Устройство, используемое для синхронного делителя n = 10 с его последовательностью счета выбрано для удобного декодирования.
Делитель частоты имеет коэффициент деления, если его выходной сигнал проходит через один полный цикл. поскольку его входной сигнал проходит через n полных циклов.Количество требуемых FF в конкретном делитель определяется желаемым коэффициентом деления. Максимально возможный коэффициент деления для данного количество FF составляет 2 x , где x — количество FF в разделителе. Таким образом, необходим один ФФ. разделить на два; два FF необходимы для деления на три или четыре; три FF необходимы, чтобы разделить на пять, шесть, семь или восемь и т. д.
Вход сигнала, подключенный к T (контакт 2 конкретного C, обсуждаемого в прошлом месяце в Части 1) каждого FF в делителе будет либо входящим CP, либо выходом предыдущего FF.Если T каждой FF равно подключенный к входящему CP, делитель является синхронным делителем. Если входящий CP подключен к T только первого FF, а T второго FF подключен к выходу (Q или Q) первого FF и т. Д., То делитель называется асинхронным разделитель.
Задержки распространения FF в асинхронном делителе суммируются, и время между CP должно быть достаточным, чтобы позволить каждому FF в строке разделителя изменить состояние. В общем, не более чем около шесть 9923 JK FF должны использоваться в любом асинхронном делителе, предназначенном для работы на входной частоте 2 МГц.Все FF в синхронном делителе срабатывают одновременно, и временная задержка между CP и результирующее изменение на выходе делителя равно времени задержки распространения одного FF, а не чем суммарные задержки распространения строки FF. Всегда следует использовать синхронные делители. когда сигналы на входе и выходе делителя должны быть синхронизированы.
Управляющие входы 5 и C (контакты 1 и 3 соответственно) конкретного FF подключены к земле. (0 уровень), + V CC (1 уровень) или выходы других FF напрямую или через ворота.В уровень, применяемый к S, уровень, применяемый к C, и «настоящее» состояние FF определяют состояние FF после следующего CP или перехода с 1 на 0 предыдущего FF. Рис. 1 — это расширенная версия истины. таблица на рис. 7 части 1. В ней перечислены все возможные комбинации состояний S, C и JK FF, которые могут существовать. до прибытия CP и дает состояние FF, которое затем будет результатом после прибытия CP. Имейте в виду, что CP — это просто переход от 1 к 0 на T (вывод 2) и что состояние FF — это уровень на Q (вывод 7).
Если Preset (контакт 6) всех 9923 FF в делителе соединены вместе, все FF будут быть принудительно переведенным в состояние 0 (выход Q на уровне 0), когда эта «предустановленная линия» мгновенно подключается согласно V CC (+3,6 В постоянного тока). Этот метод обеспечивает удобную отправную точку для разделения действие как в рабочей схеме, так и на бумаге.
Принято определять мгновенное состояние делителя как состояния FF в разделитель написан в некотором логическом порядке.Таким образом, если разделитель состоит из четырех FF, помеченных как FF1, FF2, Состояния FF3, FF4 и FF равны 1, 0, 1 и 1 соответственно, тогда состояние делителя равно 1011. Поскольку каждый FF имеет два состояния (1 и 0), количество возможных состояний делителя равно 2x, где x — число FF в разделителе. Все возможные состояния делителя, имеющего 1, 2, 3 или 4 FF, сведены в таблицу в Рис. 2.
Формы сигналов схемы для более сложных делителей определяются из таблицы состояний. Таблица состояний представляет собой таблицу уровней в S, C и Q каждого FF в разделителе.Это удобнее всего чтобы предположить, что делитель начинается с состояния Preset (то есть все Q в 0). Уровни каждого FF Затем значения S и C определяются из схемы делителя. Зная S, C и Q, FF заявляет после затем первый CP может быть определен из Фиг.1. Определяются «новые» уровни S и C, и FF состояния после второго CP определены. Этот процесс продолжается до тех пор, пока таблица состояний не начнет изменяться. повторяется, указывая на то, что произошел один полный цикл деления.
Таблицу завершенных состояний следует сравнить с рис. 2, чтобы определить, какие (если есть) из возможных состояния делителя на рис. 2 не отображаются в таблице состояний. Затем создаются дополнительные таблицы состояний. используя каждое из этих «неиспользуемых» состояний разделителя в качестве начальной отправной точки, чтобы определить, разделитель восстановится и разделит на желаемое соотношение. В противном случае доступны два варианта действий: изменить дизайн разделителя или предусмотреть предварительную настройку разделителя.
Может быть несколько цепей, которые дадут определенный коэффициент деления. Схема наконец обычно выбирается тот, который использует наименьшее количество компонентов или обеспечивает наиболее желаемый результат. форма волны для конкретного приложения. Часто бывает, что более одного коэффициента деления могут быть полученным от единственного делителя. Например, схема деления на десять может одновременно доставлять выходной сигнал деления на два или деления на пять из некоторой точки в цепи.
Следующие схемы нарисованы с использованием логических символов устройств IC. См. Рис. 8 в части 1 для фактических номеров выводов микросхемы Fairchild. Хотя это не показано, контакт 4 каждой ИС заземлен, а контакт 8 каждой ИС подключены к V CC (+3,6 В постоянного тока). Если используется функция предварительной настройки JK FF, затем соедините контакт 6 каждого из FF вместе и подключите его к V CC через обычный выключатель мгновенного действия.
В качестве делителя можно выбрать Q или Q любого FF в делителе. выход (ы).Для данного FF обычно используется более слабонагруженная из двух выходных клемм, хотя это не обязательно, пока не превышается выходной управляющий фактор FF.
На следующих рисунках входной сигнал изображен в виде прямоугольной волны только в целях иллюстрации. Форма входного сигнала может быть любой формы при условии, что время спада достаточно мало, чтобы его мог принять FF как тактовый импульс. Область, отмеченная как «первый полный цикл деления», представляет собой сигнал, который будет повторяться. с каждым n тактовым импульсом.
Деление на два
Простейшим возможным делителем частоты является делитель n = 2, сделанный из одного JK FF. Если S и Входы C оба (постоянно) на 0, FF меняет состояние с каждым CP. Если FF изначально находится в 0, он перейдет в состояние 1, когда прибудет первый CP. Когда приходит второй CP, FF возвращается в состояние 0. На третьем CP FF возвращается в состояние 1, завершая цикл вывода. Состояние FF чередуется с каждым последовательным CP, а выходная частота составляет половину входной частоты. — или период выходного сигнала в два раза больше периода входного сигнала.
На три
Тогда делитель n = 3 на рис. 3 является синхронным делителем — CP применяется одновременно к T ввод обоих FF. Коэффициент нагрузки на входе равен 10, поскольку каждый FF имеет коэффициент нагрузки на входе 5.
Таблица состояний делителя на рис. 3 построена следующим образом:
а. После предустановки Q1 (выход Q FF1) и Q2 (выход Q FF2) оба равны 0. Эти нули вводятся. в столбцах Q1 и Q2 в строке Preset таблицы.
г. Теперь, когда известны Q1 и Q2, все уровни S и C могут быть определены непосредственно с делителя. схема: S1 = Q2 = 1; C1 = 0; S2 = 0; и C2 = Q1 = 1. Эти уровни вводятся в соответствующие столбцы на Предустановленная строка таблицы.
г. Уровни, введенные в строке Preset таблицы, являются уровнями S, C и Q, которые теперь существуют. до прихода первого КП. Получены уровни в Q1 и Q2 после прибытия первого CP. прямо с рис.1: Q1 = 1 и Q2 = 0. Эти уровни для Q1 и Q2 вводятся в строке CP1 стол.
г. Теперь, когда известны Q1 и Q2 после CP1, определены уровни S и C после CP1: S1 = Q2 = 1; C1 = 0; S2 = 0; и C2 = Q1 = 0. Эти уровни вводятся в соответствующие столбцы в строке CP1 таблицы.
e. Продолжая таким же образом, после CP2: Q1 = 1; и Q2 = 1. Также S1 = 0; C1 = 0; S2 = 0; и C2 = 0,
ф. После CP3: Q1 = 0 и Q2 = 0.Также S1 = 1; C1 = 0; S2 = 0; и C2 = 1. Это состояние делителя идентично в состояние Preset; следовательно, цикл будет повторяющимся.
Если бы строка CP4 была добавлена в таблицу, она выглядела бы точно так же, как строка CP1; линия CP5 будет такой же, как линия CP2; линия CP6 будет такой же, как линия CP3, линия CP7 будет то же, что и линия CP1, и т. д. Формы сигналов на рис. 3 построены непосредственно из информации в таблице состояний.
Три состояния делителя: 00, 10 и 11.Сравнение этих состояний с рис.2 показывает, что состояние 01 отсутствует в последовательности операций делителя. Таблица состояний с использованием начального состояния (U1 ) of 01 показывает, что делитель будет работать точно так же, как при начальном состоянии 00; состояние делителя на один CP после начального состояния одинаково в обоих случаях, и формы сигналов идентичны.
Имейте в виду, что если функция Preset используется, как объяснялось ранее, эта оценка делителя восстановление из «неиспользованного» состояния не требуется.Это объясняется в этом разделе только для демонстрации техника.
Деление на четыре
Самый простой способ разделить на четыре — это дважды разделить на два. Выход первого делителя находится на половине входной частоты и подключен ко входу второго делителя. Второй разделитель делит выходную частоту первого делителя на два, и результирующая выходная частота составляет одну четвертую входная частота к первому делителю.Одновременные n = 2 и n = 4 вывода могут быть получены из этот разделитель. Выход n = 2 является синхронным, но выход n = 4 асинхронным, так как он задерживается. от входного CP на сумму задержек распространения обоих триггеров.
Синхронный делитель на рис. 4 также обеспечивает одновременные n = 2 и n = 4 выхода. Синхронный n = 4 выход получается за счет немного увеличенной сложности схемы и большего ввода коэффициент нагрузки.
Деление на пять, шесть, семь, восемь и девять
Фиг.5 — делитель n = 5. Все выходы синхронны и имеют одинаковую форму волны, но смещены во времени. друг от друга. Схема восстановится из неиспользуемого состояния, поэтому использование функции Preset не является обязательным.
Рис. 6 представляет собой простой синхронный делитель n = 6. В дополнение к выходу n = 6 из FF3, n = 3 выхода доступны из FF1 или FF2. Разделитель имеет два неиспользуемых состояния и восстанавливается из любого из них. Коэффициент деления, равный шести, также может быть получен путем деления на два, а затем на три (или наоборот).
Синхронный делитель n = 7 показан на рис. 7. Делитель имеет одно неиспользуемое состояние и будет восстанавливаться. на следующей CP. Асинхронный делитель n = 7 может быть построен и требует на один вентиль меньше, чем синхронный делитель.
Асинхронный делитель n = 8 проще всего собрать путем каскадного соединения трех делителей n = 2. Синхронный делитель показан на рис. 8. Независимо от используемого метода, также будут доступны n = 2 и n = 4 выхода. и нет неиспользуемых состояний.
Рис. 9 — синхронный делитель n = 9. У него семь неиспользуемых состояний, и он будет восстанавливаться из каждого. Каскадный два делителя n = 3 обеспечат асинхронный вывод n = 9 и синхронный вывод n = 3.
Деление на десять
Многие делители n = 10 были изобретены из-за их популярности в приложениях для деления и счета. Асинхронный делитель n = 10 может быть построен из делителя n = 2 и делителя n = 5. Синхронный Также будет доступен выход n = 2 или n = 5 (в зависимости от того, какой делитель подключен к входящему CP).
Синхронный делитель n = 10 на рис. 10 работает в так называемом «сдвиговом режиме». Хотя этот разделитель требуется один дополнительный FF и обеспечивает только n = 10 выходов, это особенно полезно при подсчете приложений как мы увидим позже. Разделитель имеет 22 неиспользуемых состояния — идеальная возможность использовать предустановку. функция.
Практические системы
Типичные системы делителей частоты состоят из одного или нескольких каскадов делителя, соединенных каскадом для обеспечения требуемого коэффициенты деления и выходы.Обычное применение — это каскадирование нескольких n = 10 делителей для разделения сигнал 1 МГц или 100 кГц до 10 кГц, 1 кГц и т. д. Буферы используются между каскадами делителя, когда требуется увеличение уровня привода. Они также должны быть предусмотрены на выходных линиях, если внешняя цепь нагрузка заметна.
Каким бы ни было конечное приложение, первая проблема обычно связана с преобразованием входной сигнал для импульса с быстрым спадом, который действует как тактовый импульс для делителей.Схема рис. 11 будет принимать любую форму входного сигнала и использовался автором для управления некоторыми делителями в этом статья на частотах выше 10 МГц.
Схема работает как триггер Шмитта с низким гистерезисом, который переключается при пороговом напряжении. около 0,9 В постоянного тока D1 может быть любым сигнальным диодом — его единственная функция — защищать IC1 от отрицательного тока. входы. Естественно, напряжение на выводе 1 микросхемы IC1 не должно превышать 3,6 вольт в положительном направлении.Выбор C1 основан на амплитуде и частоте входного сигнала. Для входов 100 кГц и выше, достаточно конденсатора 0,1 мкФ. Если R4 установлен посередине между двумя уровнями запуска, схема будет надежно работать от переменного тока входные сигналы ниже 100 мВ (от пика до пика). Если R3 и R4 опущены, то минимум переменного тока входное напряжение должно быть порядка 2 вольт полной амплитуды.
Блок питания не требует особого внимания, кроме проверки того, что его выходное напряжение низкий уровень пульсации и отсутствие переходных процессов.Двухполупериодный выпрямитель с емкостью фильтра 25000 мкФ или более будет адекватным по обоим пунктам. Допуск около 25 мА постоянного тока. на IC будет достаточно для оценки общий постоянный ток текущие требования.
Рис. 11. Схема генерации тактовых импульсов с любого входа. Выходная мощность может равняться 16 триггерные «Т» входы.
Рис. 12. Декодер для делителя n = 10, показанный на Рис. 10.
Частотомеры
Хотя в этой статье используется термин «делитель частоты», делители частоты на самом деле повторяющиеся счетчики.Когда входные CP в счетчик регулярные и периодические, частота деление получается как побочный продукт операции повторяющегося подсчета. В приложениях с частотным разделением нас интересуют изменяющиеся во времени формы сигналов, присутствующие на выходах FF во время операции подсчета; при подсчете заявок интересуются состояния отдельных ФФ в конкретный момент времени. времени.
Для того, чтобы счетчик имел какое-либо реальное значение, должна быть представлена информация о состояниях FF. в некоторой пригодной для использования форме.Обычно используется схема «драйвер лампы / лампа». Драйвер лампы сконструирован таким образом, чтобы лампа загорается, когда вход драйвера лампы находится на уровне 1, и гаснет, когда он находится на уровне 0 уровень.
Счетчики декады
Десятилетний счетчик предназначен для отображения количества тактовых импульсов, отсчитываемых числами от 0 до 9. На 10-м КП счетчик сбрасывается на 0 и выдает выходной импульс. Если этот импульс подключен к ввод второго декадного счетчика, отображение второго счетчика увеличивается на один счет за каждый десять отсчетов первого декадного счетчика.Подключенный таким образом, один декадный счетчик считает от 0 до 9 тактовых импульсов, два декадных счетчика отсчитывают от 0 до 99 тактовых импульсов, три декадных счетчика могут отсчитывать до 999 тактовых импульсов и т. д.
Десятилетний счетчик построен на делителе n = 10. Так как состояние делителя разное для каждого последовательные CP, отклики лампы могут быть связаны с состояниями делителя посредством соответствующего декодирования техники. Можно декодировать любой делитель n = 10, но делитель на рис.10 идеально подходит, так как он может быть полностью декодирован с использованием только десяти вентилей с двумя входами.
Декодер для делителя Рис. 10 показан на Рис. 12. Входы с Q1 по Q5 подключены к соответствующие выходы FF на рис. 10. Когда делитель / счетчик установлен в положение Preset (все выходы FF на 0 level) только выходной сигнал «0» находится на уровне 1.