Дослідження роботи подільників частоти

 

Ціль роботи - вивчення принципів роботи, методів синтезу подільників частоти, придбання навиків і уміння побудови і перевірки працездатності схем, що досліджуються.

 

Теоретичні відомості

 

Принципи роботи подільників частоти приведені в книгах (2, 3, 6, 7). Подільники частоти знайшли широке застосування в обчислювальній техніці, приладах автоматики, телемеханіки, управління, побутовій техніці.

Подільниками частоти називаються прилади, що виробляють М вихідних імпульсів в відповідь на кожні N вхідних. Відношення N/M називається коефіцієнтом ділення.

Подільники частоти з будь-яким коефіцієнтом ділення будують на основі додаючих або віднімаючих лічильників і логічних елементів.

На рис. 6.1 показана схема подільника частоти з коефіцієнтом ділення 6, побудованого на основі додаючого двійкового лічильника, а на рис. 6.2 - часові діаграми його роботи.

 

 

Рисунок 6.1 – Лічильник-дільник з коефіцієнтом ділення 6

 

 

Рисунок 6.2 – Часова діаграма роботи лічильник

 

При надходженні шести імпульсів на додаючий вхід лічильника його виходи встановлюються в стан 0110, що відповідає цифрі 6 в десятковій системі числення. При цьому на всі чотири входи логічного елементу DD10 поступають рівні напруги, відповідні по величині логічній "1", а на виході цього елементу виникає напруга, відповідна рівню логічного нуля. Елемент DD19 інвертує його і рівень логічної одиниці, поступаючий на вхід R, скидає лічильник в нульовий стан. На виході логічного елементу DD10 з'явиться рівень логічної "1", на виході елементу DD19 - рівень логічного нуля, що переводить лічильник DD1 в режим рахунку. При подальшому надходженні вхідних імпульсів цикл роботи повторюється. Виходами дільника є вихід DD10 (вихідний імпульс - "від'ємний") або вихід DD19 (вихідний імпульс -"додатній"). Подібним же чином будуються і інші дільники частоти. В тих випадках, коли коефіцієнт ділення можливо розкласти на множники, дільник частоти можна зробити багатоступеневим, складається з декількох дільників з коефіцієнтами ділення, рівними відповідним множникам. Так, наприклад, якщо необхідно збудувати дільник частоти на 24, то його можна утворити шляхом ділення спершу на 2 (використовуючи один рахувальний тригер), а після цього його вихід з'єднати зі входом дільника на 12, збудованого на інтегральному лічильнику DD1 і логічних елементах згідно описаному вище принципу.

Деякі типи подільників (з заданим коефіцієнтом переліку, з коефіцієнтом переліку 3N) були розглянуті в роботі 5 при вивченні лічильників. На рис. 6.3 представлена схема подільника частоти з коефіцієнтом ділення 1,5. На рис. 6.4 - часові діаграми його роботи. Схема містить двійковий лічильник DD1 і суматор по модулю 2, виконаний на логічних елементах 2 І-НЕ. На лічильний вхід "+1" лічильника поступає вихідний сигнал схеми суматора по модулю 2, а на входи схеми суматора - тактовий сигнал і вхідний сигнал з другого розряду лічильника. Якщо на виході другого розряду лічильника встановлюється рівень логічного 0, то сигнал на виході суматора повторює вхідний тактовий сигнал з урахуванням деякої часової затримки. Якщо на виході другого розряду встановлюється рівень логічної 1, то тактовий сигнал на виході суматора інвертується. Це призводить до збільшення кількості переходів з 1 в 0 та з 0 в 1 на виході схеми суматора і викликає додаткові переключення лічильника DD1. У підсумку на виході "1" лічильника частота сигналу менше вхідної частоти не в 2, а в 1,5 рази, а на виході "2" - в 3 рази.

 

 

Рисунок 6.3 – Дільник частоти на 1,5

 

 

Рисунок 6.4 – Часові діаграми роботи дільника частоти на 1,5