7.11. Делители частоты

Любой счетчик по является делителем частоты входного (тактового) сигнала с коэффициентом деления К делителям частоты обычно относят ИС, содержащие счетчики, если выходные сигналы не всех триггеров доступны пользователю. Иногда делители частоты имеют всего один выход, выдающий сигнал переноса счетчика. Делители частоты выполняются как на синхронных, так и асинхронных импульсных счетчиках. Если делитель частоты имеет только один выход, то не имеет значения, счетчик какого типа использован для его построения. На практике широко используются делители частоты, выполненные на основе программируемых счетчиков и называемые цифровыми таймерами (Digital Timer).

Делители частоты и цифровые таймеры.

На рис. 7.145 приведены ИС (DIV - Frequency Dividei - делитель частоты):

155ИЕ1 - делитель частоты с коэффициентом деления и асинхронным потенциальным сбросом в нулевое состояние значением сигнала описываемый функциями:

(тактовые сигналы логически равноценны — на триггеры воздействует переход любого из этих сигналов с 0 на 1 при условии, что другой сигнал равен 1; выход выполнен с резистивной внутренней нагрузкой, что указано символом -разрядный двоичный цифровой таймер с коэффициентами деления и асинхронным потенциальным сбросом значением сигнала описываемый функциями:

где номер триггера двоичного асинхронного счетчика (тактовые сигналы логически равноценны — на триггеры воздействует переход любого из этих сигналов с 0 на 1 при условии, что другой сигнал равен при этом 0; контрольные точки используются только для входного контроля

74LS294 — 15-разрядный двоичный цифровой таймер с коэффициентами деления и асинхронным потенциальным сбросом значением сигнала

Рис. 7.145 (см. скан)

описываемый функциями:

где номер триггера двоичного асинхронного счетчика (отличается от ИС 74X5292 только разрядностью счетчика);

74LS56 - два асинхронных делителя частоты с коэффициентами деления и асинхронным потенциальным сбросом в нулвое состояние значением сигнала

74LS57 - два асинхронных делителя частоты с коэффициентами деления и асинхронным потенциальным сбросом в нулевое состояние значением сигнала -разрядный синхронный программируемый

двоичный делитель частоты с входным регистром памяти (рис. 7.146) и асинхронными потенциальными входами загрузки данных и сброса значениями сигналов имеет приоритет по отношению ко входу сигнал переноса описывается функцией управление сигналом выполнено по схеме, изображенной на рис. 7.20,в; коэффициент деления если введена обратная связь (штриховая линия на рис. 7.146) и в регистр памяти загружено двоичное число использовании квазисинхронной загрузки коэффициент деления

Рис. 7.146

Рис. 7.147

Структурная схема приведена на рис. 7.147 (аналогичным образом выполнена и Счетчики по mod 5 производят счет в коде 4-2-1, а значит счетчик по в коде 5-4-2-1. Частота сетевого напряжения равна 50 Гц в Европе и 60 Гц — в США, поэтому эти делители частоты могут быть использованы при построении таймеров для формирования меток времени с периодом 1 с, 1 мин и 1 час, если их счетный сигнал формируется из напряжения сети (рис. 7.148).

Делители частоты и таймеры, изготавливаемые по КМОП-технологии, приведены на рис. 7.149:

561ИЕ16 - асинхронный -разрядный двоичный делитель частоты с асинхронным сбросом в нулевое состояние значением сигнала имеющий коэффициенты деления при (выходы триггеров и не выведены);

564ИЕ15 - десятичный цифровой таймер с коэффициентами деления от 3 до 21327;

CD4045В - асинхронный -разрядный двоичный делитель частоты схемой для подключения времязадающей цепи генератора (GN - Generator) тактовых сигналов, имеющий один коэффициент деления

(кликните для просмотра скана)

CD4060B, 74НС4060, 74НС4061 - асинхронный -разрядный двоичный делитель частоты схемой для подключения времязадающей цепи генератора тактовых сигналов, имеющий коэффициенты деления при ;

CD40102B - программируемый делитель частоты на основе синхронного вычитающего счетчика по с синхронной и асинхронной потенциальной загрузкой чисел двух десятичных разрядов; значением асинхронного потенциального сигнала счетчик устанавливается в состояние 99, соответствующее максимальному коэффициенту деления (вход имеет приоритет по отношению ко входу сигнал переполнения счетчика счет разрешен при значении ;

С D40103B — программируемый делитель частоты на основе синхронного вычитающего счетчика по с синхронной и асинхронной потенциальной загрузкой двоичных чисел значением асинхронного потенциального сигнала счетчик устанавливается в состояние 255, соответствующее максимальному коэффициенту деления (вход 5 имеет приоритет по отношению ко входу сигнал переполнения счетчика счет разрешен при значении сигнала

Таймер состоит из пяти вычитающих счетчиков, модули пересчета которых программируются параллельной загрузкой данных:

Числа могут принимать значения а число Модуль пересчета таймера определяется выражением:

При значениях и 4 счет запрещен. На загрузку чисел в счетчики требуется три такта, поэтому можно устанавливать только модули пересчета В табл. 7.14 приведены минимальные и максимальные Мтах модули пересчета, а также модуль пересчета при значениях чисел для различных значений К.

Таблица 7.14. (см. скан) Модули пересчета таймера

Сигнал MD (Mode - режим) управляет режимами периодического и однократного счета. При периодическом счете длительность значения выходного сигнала равна периоду тактового сигнала, а его частота равна где частота тактового сигнала, установленный модуль пересчета.

На рис. 7.150 показано включение для однократного запуска с помощью переключателя нормально замкнутый контакт). На -триггере собрана схема исключения "дребезга", которая в нормальном состоянии выдает значение сигнала При этом выходной сигнал триггера устанавливает значение при котором, как и при значении поступает запрет на счет и производится загрузка чисел в вычитающие счетчики. При срабатывании переключателя триггеры переходят в состояния что устанавливает значение числа разрешающее счет (в исходном состоянии выходной сигнал таймера По истечении времени выходной сигнал счетчика изменяется с 0 на 1, что приводит к установке в нуль триггера и значения числа поступление которого на вход счетчика вызывает изменение сигнала с 1 на 0. Таким образом, длительность сигнала равна

Таймер может быть использован в качестве ждущего мультивибратора с перезапуском. Для этого выход следует соединить со входом а на вход подать запускающие сигналы при На рис. 7.151 показаны

Рис. 7.150

Рис. 7.151

временные диаграммы, поясняющие работу мультивибратора. Длительность сигнала должна быть не менее периода тактового сигнала Если интервал между импульсами меньше длительности генерируемого сигнала то мультивибратор запускается вновь. Для запуска мультивибратора можно использовать переключение числа К не только с 1 на 0. Важно только, чтобы в момент запуска было подано число или что обеспечивает загрузку в вычитающие счетчики модуля пересчета Максимальная частота тактового сигнала равна при при Потребляемая мощность Выходные токи

Структурная схема делителя частоты изображена на рис. 7.152,а, а на рис. временные диаграммы, поясняющие его работу. Входной ЛЭ НЕ имеет открытые истоки -канала и -канала комплементарных транзисторов, способы подключения которых к источнику питания показаны на рис. 7.153. При использовании в генераторе кварцевого резонатора истоки подключаются к источнику питания

(кликните для просмотра скана)

через резисторы (рис. 7.153,а), что повышает стабильность частоты при изменении напряжения величина подбирается в соответствии с характеристиками кварцевого резонатора Частота выходных сигналов равна где частота генератора. Выполнение генератора с дополнительным инвертором и времязадающей RС-цепью показано на рис. 7.153,б. На тактовый вход ИС можно подавать сигнал от внешнего генератора, не используя времязадающих цепей.

Схема генератора делителя частоты с времязадающей RC-цепью изображена на рис. 7.154,а: частота генератора при При значении сигнала сброса генерация выключается, что уменьшает потребление тока от источника питания Делитель частоты отличается от только отсутствием такой блокировки генерации. Подключение кварцевого резонатора к делителю частоты показано на рис. при при На тактовый вход ИС можно подавать сигнал от внешнего генератора, не используя времязадающих цепей.

Рис. 7.155

Каскадирование делителей частоты с программированием модуля пересчета с помощью синхронной загрузки данных показано на рис. 7.155 (СЕ = 0 - счет разрешен, счет запрещен). Так как эти делители частоты построены на вычитающих двоичных счетчиках, то модуль пересчета где -разрядное двоичное число Аналогичным способом производится и каскадирование десятичных делителей частоты