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怎么做一个增量为1、分频系数为1-4096的分频器

2023-10-20 16:55:46 Michael A. Shustov 阅读:
本文中提出了一种分频器,能够让您以1为增量设置数字信号的分频系数,从1到4096···

分频器通常由IC来实现,分频系数固定且较小。本文中提出了一种分频器,能够让您以1为增量设置数字信号的分频系数,从1到4096。lo8ednc

图1显示了分频器的电路。输入电路包含一个由U1 CD4070 XOR芯片的两个元件组成的倍频器。倍频信号进入脉冲计数器U2 CD4040芯片的输入端。该芯片有12个输出端,每个输出端分别连接一个电阻器,即R1–R12。电阻矩阵R1–R12及其负载电阻R14形成一个分压器,其工作原理如下。进入分频器芯片输入端的每个脉冲都会使电阻器R14上的电压逐步增加。电容器C3的作用是解决U2芯片输出切换时的瞬变。lo8ednc

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图1 分频器的分频系数范围从1到4096,增量为1。lo8ednc

来自电阻器R14的信号进入比较器U3.1 LM339的比较输入端(同相输入端)。电位器R13的电压被施加到比较器的反相输入端。该电压与电阻器R14上的电压进行比较。当电阻器R14上的电压超过比较器反相输入端的电压时,比较器U3.1就会切换。lo8ednc

比较器输出的信号进入U4.1 CD4013芯片上D触发器的计数输入端。同时,比较器输出端的电压将被施加到U2 CD4040芯片的输入端R,使计数器的状态归零。在触发器U4.1 CD4013的输出端,形成一个填充因子D为50%的矩形信号。通过调节电位器R13,可以以1为增量将设备的分频系数从1变为4096。lo8ednc

图2显示了在设备不同位置观察到的信号图。第一行显示U2芯片输入端接收到的信号。第二行显示了电阻器R14上的电压逐步增加,同时,当电阻器R14上的电压电平超过电位器R13设置的电压电平时,比较器就会切换。第三行显示了在比较器U3.1的输出端进行切换时产生的信号。最后一行显示了触发器U4.1 CD4013输出端产生的信号类型。lo8ednc

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图2 分频器不同位置的信号图。lo8ednc

由于图1中只使用了一个电位器R13,因此很难设置给定的分频系数。图3显示了调节器的变体。其是使用两个电位器进行的微调,以及使用三个电位器的超微调。lo8ednc

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图3 比较电压设置调节器的执行选项。lo8ednc

如果需要,可以通过依次断开U2芯片的输出端Q12、Q11、Q10…来将分频系数的上限降低2、4、8等倍。相应地,极限的除法系数将减少到2048、1024、512等。lo8ednc

该设备的最大工作频率上限为670kHz。如有必要,可以通过修改U1 CD4070芯片上的输入倍频器来提高该频率。低工作频率则没有限制。lo8ednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Frequency divider from 1 to 4096 in increments of 1,由Ricardo Xie编译)lo8ednc

责编:Ricardo
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