Делители частоты с дробным коэффициентом деления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

В ряде случаев для получения требуемой частоты при использовании имеющегося кварцевого резонатора необходим делитель с нецелым (кратным 0,5) коэффициентом деления. Об одном из вариантов такого делителя и о практической конструкции с его использованием и рассказывает автор.

В литературе описан способ снижения коэффициента деления счетчика на единицу с помощью элемента "Исключающее ИЛИ". Оказалось, что этот способ можно применить и для получения дробного коэффициента деления. В качестве примера рассмотрим схему на рис. 1.

Коэффициент деления счетчика DD2 по выходу 4 равен восьми. Если на его вход подключить элемент DD1.1, каждое изменение сигнала на выходе счетчика приведет к инвертированию сигнала на входе СР микросхемы DD2 (рис. 2) и, как следствие, более раннему (на 1/2 периода входного сигнала) очередному изменению состояния счетчика.

В результате частота импульсов на выходе 4 микросхемы DD2 будет в семь раз меньше входной, а на выходе 2 - в 3,5 раза. Здесь важно отметить: если скважность импульсов на выходе счетчика без элемента "Исключающее ИЛИ" равна двум и на вход делителя также подают сигнал "меандр", на выходе получают сигнал такой же формы. При этих условиях сигнал на предпоследнем выходе 2 сохраняет свою периодичность, но его скважность уже не равна двум, а сигнал на выходе 1, хотя и имеет среднюю частоту, в 1,75 раза меньшую выходной, непериодичен (точнее, в нем периодичны пары импульсов).

Таким образом, для получения делителя с коэффициентом деления, оканчивающимся на 0,5, следует округлить необходимый коэффициент в сторону увеличения и удвоить результат. В качестве основы необходимого делителя взять счетчик с получившимся коэффициентом пересчета, охватить его обратной связью через элемент "Исключающее ИЛИ" и снять выходной сигнал с предпоследнего каскада.

Рассмотрим практический пример использования такого способа. Для получения частоты 440 Гц (электронный камертон) из частоты резонатора электронных часов (32 768 Гц) необходим делитель с коэффициентом 74,5.

Для его получения используется делитель частоты на 150, коэффициент пересчета которого уменьшен до 149 подключением элемента "Исключающее ИЛИ", а выходной сигнал взят с предпоследнего его выхода.

Схема устройства приведена на рис. 3. Задающий генератор собран на элементе DD1.1. Следует отметить, что из-за несимметрии входов логических элементов "Исключающее ИЛИ" такой генератор работает лишь при подключении к плюсу питания входов 2, 5, 9 или 12 [1]. Счетчик-делитель частоты на 149 собран на микросхемах DD2-DD4 и элементе DD1.2. Коэффициент деления каждого счетчика DD2 и DD3 равен пяти. Их выходной сигнал взят с выходов 2 исключительно из-за удобства разводки печатной платы; можно было использовать любые выходы от 0 до 4. Деление частоты выходного сигнала счетчика DD3 на шесть (150=5x5x6) осуществляет микросхема DD4 - К176ИЕ3.

Основное назначение этой микросхемы - работа в электронных часах. Для применения в этом устройстве она интересна тем, что по выходам b, c, e, f, g, 2 и p делит частоту на шесть, по выходам a, d - на три, причем на всех выходах сигнал периодичен, в том числе на a и d, а на выходе f его скважность равна двум.

Поэтому если на нижний по схеме вход элемента DD1.2 подают сигнал с выхода f ("меандр"), на выходе a или d получают периодический сигнал с частотой в 74,5 раза меньше исходной.

Временные диаграммы на рис. 4 иллюстрируют, что сигнал, управляющий элементом "Исключающее ИЛИ", не обязательно должен иметь скважность, равную двум. В описываемом устройстве использован сигнал с выхода 2 микросхемы DD4. Его скважность - 1,5. Несмотря на это, периодичность импульсов на выходе a сохраняется. Это происходит потому, что каждое изменение сигнала, управляющего элементом DD1.2, приходится или на начало импульса по выходу а, или на его середину. В результате длительность импульсов по этому выходу сокращается на половину периода входной частоты, а длительности пауз остаются неизменными (на рис. 4 длительности импульсов и пауз между ними показаны в периодах частоты 32 768 Гц).

Таким образом, на выходе a микросхемы DD4 формируется сигнал с частотой 440 Гц и скважностью, близкой к 1,5. Его подают на входы буферных элементов DD1.3 и DD1.4. Первый из них инвертирует входной сигнал, второй его повторяет. На пьезоэлектрический звукоизлучатель, включенный между выходами этих элементов, подается сигнал с размахом (от пика до пика), равным удвоенному напряжению питания, что повышает громкость звучания, которую регулируют резистором R4. Ток, потребляемый от батареи питания, не превышает 5 мА.

Дифференцирующая цепь C3R3 предназначена для правильной установки триггеров микросхемы DD4 в исходное состояние. Дело в том, что счетчики микросхем К176ИЕ3, К176ИЕ4, К561ИЕ9, К561ИЕ8, К176ИЕ8 выполнены на основе сдвиговых регистров c перекрестными связями, и их триггеры при включении могут установиться в произвольное состояние. Для последних трех типов микросхем это не имеет значения, поскольку они содержат цепи автоматической коррекции неправильного исходного состояния и после подачи на них нескольких тактовых импульсов переходят в разрешенное [2].

Микросхемы К176ИЕ3 и К176ИЕ4 таких цепей не содержат, поэтому без начальной установки триггеров в нужное состояние могут работать неправильно.

Литература

1. Бирюков С. Генераторы и формирователи импульсов на микросхемах КМОП. - Радио,1995, № 7, с. 36, 37; № 9, с. 54, 55.
2. Алексеев С. Применение микросхем серии К561. - Радио, 1986, № 11, с. 33-36; № 12, с. 42-46; 1987, № 1, с. 43-45.

Автор: С.Бирюков, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Время хранения данных в SSD увеличено в тысячи раз 14.07.2017 Группа японских ученых представила разработку в области твердотельных накопителей. Исследователи показали, что за счет сжатия данных и изменений в способе записи можно существенно повысить надежность накопителей, скомпенсировав уменьшение количества циклов записи-стирания и увеличив время хранения. Суть разработки заключается в сочетании двух приемов. Во-первых, контроллер сжимает данные по алгоритму Хаффмана, за счет чего уменьшается объем записываемых данных. Во-вторых, часто встречающиеся последовательности, которым соответствуют короткие коды, записываются в высоконадежные состояния памяти, а последовательности, встречающиеся редко, которым соответствуют длинные коды, записываются как обычно. Высоконадежные состояния достигаются использованием ячейки TLC, обычно принимающей одно из восьми состояний, для хранения одного из семи или даже шести значений. Конечно, при этом уменьшается информационная емкость, но увеличение шага напряжения между состояниями значительно увеличивает надежность и время хранения.

Другие интересные новости:

▪ Зубной протез на службе лингвистики

▪ Беспроводные наушники NeoBuds Pro с поддержкой Hi-Res Audio

▪ Превращение углекислого газа в спирт

▪ Цемент из растений

▪ Очки Google Glass будут передавать звук через кость черепа

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Чудеса природы. Подборка статей

▪ статья Станок для клепки кос. Чертеж, описание

▪ статья Какое животное фотографы могли использовать в качестве экспонометра до его изобретения? Подробный ответ

▪ статья Объем легких. Детская научная лаборатория

▪ статья Устройство управления аквариумом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Защита телефонного аппарата. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025