Divisori di frequenza con fattore di divisione frazionario. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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In alcuni casi, per ottenere la frequenza richiesta utilizzando il risonatore al quarzo esistente, è necessario un divisore con un fattore di divisione non intero (multiplo di 0,5). L'autore racconta una delle varianti di un tale divisore e del design pratico con il suo utilizzo.

In letteratura è descritto un metodo per ridurre di uno il fattore di divisione del contatore utilizzando l'elemento "XOR". Si è scoperto che questo metodo può essere utilizzato anche per ottenere un coefficiente di divisione frazionaria. Come esempio si consideri il circuito di Fig. 1.

Il rapporto di divisione dell'uscita 2 del contatore DD4 è pari a otto. Se un elemento DD1.1 è collegato al suo ingresso, ogni variazione del segnale all'uscita del contatore invertirà il segnale all'ingresso del CP del chip DD2 (Fig. 2) e, di conseguenza, un precedente (di 1/2 periodo del segnale di ingresso) cambiamento successivo nello stato del contatore .

Di conseguenza, la frequenza degli impulsi all'uscita 4 del chip DD2 sarà sette volte inferiore all'ingresso e all'uscita 2 - 3,5 volte. È importante notare qui: se il ciclo di lavoro degli impulsi all'uscita del contatore senza l'elemento "XOR" è uguale a due e il segnale "meander" viene inviato anche all'ingresso del divisore, un segnale del stessa forma si ottiene in uscita. In queste condizioni il segnale alla penultima uscita 2 mantiene la sua periodicità, ma il suo duty cycle non è più pari a due, e il segnale all'uscita 1, pur avendo una frequenza media 1,75 volte inferiore a quella dell'uscita, non è -periodico (più precisamente, le coppie di impulsi sono periodiche in esso) .

Pertanto, per ottenere un divisore con un fattore di divisione che termina con 0,5, è necessario arrotondare per eccesso il fattore richiesto e raddoppiare il risultato. Come base del divisore necessario, prendi il contatore con il fattore di conversione risultante, coprilo con il feedback attraverso l'elemento XOR e rimuovi il segnale di uscita dal penultimo stadio.

Considera un esempio pratico dell'utilizzo di questo metodo. Per ottenere una frequenza di 440 Hz (diapason elettronico) dalla frequenza del risonatore di un orologio elettronico (32 Hz), è necessario un divisore con fattore 768.

Per ottenerlo si utilizza un divisore di frequenza per 150, il cui fattore di conversione viene ridotto a 149 collegando l'elemento XOR, e dalla sua penultima uscita si preleva il segnale di uscita.

Lo schema del dispositivo è mostrato in fig. 3. L'oscillatore principale è montato sull'elemento DD1.1. Va notato che a causa dell'asimmetria degli ingressi degli elementi logici "XOR", tale generatore funziona solo quando gli ingressi 2, 5, 9 o 12 sono collegati al power plus [1]. Il contatore divisore di frequenza per 149 è assemblato su microcircuiti DD2-DD4 e l'elemento DD1.2. Il rapporto di divisione di ciascun contatore DD2 e DD3 è pari a cinque. La loro uscita è presa dalle 2 uscite esclusivamente per comodità di layout PCB; era possibile utilizzare qualsiasi uscita da 0 a 4. La divisione di frequenza del segnale di uscita del contatore DD3 per sei (150 = 5x5x6) viene eseguita dal chip DD4 - K176IE3.

Lo scopo principale di questo microcircuito è lavorare in un orologio elettronico. Per l'uso in questo dispositivo, è interessante in quanto divide la frequenza per sei per le uscite b, c, e, f, g, 2 e p, per tre per le uscite a, d, e il segnale è periodico a tutte le uscite, compresi a e d, e all'uscita f il suo ciclo di lavoro è due.

Pertanto, se un segnale viene fornito all'ingresso inferiore dell'elemento DD1.2 dall'uscita f ("meandro"), all'uscita a o d viene ricevuto un segnale periodico con una frequenza 74,5 volte inferiore a quella originale.

Diagrammi di temporizzazione in fig. 4 illustrano che non è necessario che il segnale di controllo XOR abbia un ciclo di lavoro di due. Nel dispositivo descritto viene utilizzato il segnale dall'uscita 2 del chip DD4. Il suo ciclo di lavoro è 1,5. Nonostante ciò, la periodicità degli impulsi all'uscita a viene preservata. Questo perché ogni cambiamento nel segnale che controlla l'elemento DD1.2 cade o all'inizio dell'impulso all'uscita a, o al suo centro. Di conseguenza, la durata degli impulsi su questa uscita viene ridotta della metà del periodo della frequenza di ingresso, mentre la durata delle pause rimane invariata (in Fig. 4, le durate degli impulsi e delle pause tra di loro sono mostrate in periodi di una frequenza di 32 Hz).

Pertanto, all'uscita a del microcircuito DD4, viene generato un segnale con una frequenza di 440 Hz e un duty cycle vicino a 1,5. Viene alimentato agli ingressi degli elementi buffer DD1.3 e DD1.4. Il primo inverte il segnale in ingresso, il secondo lo ripete. All'emettitore sonoro piezoelettrico, collegato tra le uscite di questi elementi, viene applicato un segnale con un'oscillazione (da picco a picco) pari al doppio della tensione di alimentazione, che aumenta il volume del suono, regolato dalla resistenza R4. La corrente consumata dalla batteria non supera i 5 mA.

Il circuito di differenziazione C3R3 è progettato per impostare correttamente i trigger del chip DD4 al suo stato originale. Il fatto è che i contatori dei microcircuiti K176IE3, K176IE4, K561IE9, K561IE8, K176IE8 si basano su registri a scorrimento incrociati e i loro trigger possono essere impostati su uno stato arbitrario quando sono accesi. Per gli ultimi tre tipi di microcircuiti, questo non ha importanza, poiché contengono circuiti per correggere automaticamente uno stato iniziale errato e, dopo aver applicato loro diversi impulsi di clock, entrano in quello consentito [2].

I microcircuiti K176IE3 e K176IE4 non contengono tali circuiti, pertanto, senza l'impostazione iniziale dei trigger nello stato desiderato, potrebbero non funzionare correttamente.

Letteratura

1. Biryukov S. Generatori e modellatori di impulsi su microcircuiti CMOS. - Radio, 1995, n. 7, pag. 36, 37; N. 9, pag. 54, 55.
2. Alekseev S. L'uso dei microcircuiti della serie K561. - Radio, 1986, n. 11, pag. 33-36; N. 12, pag. 42-46; 1987, n.1, pag. 43-45.

Autore: S. Biryukov, Mosca

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