"常用简单分频电路设计"
在电子设计中,分频器是一种非常重要的电路组件,它可以将高频率的信号降频到较低的频率,以便在不同的应用场景中使用。下面我们将对几种简单的分频电路进行设计和分析。
1. 可变分频器电路图
该电路由 R-S 触发器、门电路和二-八进制拨盘开关组成,可以进行 1~8 分频。二-八进制拨盘开关用来确定分频器的分频系数,以保证触发器复位。如果采用二-十进制拨盘开关,另外再加一个触发器和两个二极管,则可构成分频系数为 1~10 的分频器。
2. 由 TTL 十进制计数器构成的分频器
在许多情况下,需要对脉冲序列进行 N(N 为整数)分频。例如,数字钟需要进行 60 分频,得到重复频率为 1Hz 的脉冲输出;又如,时标发生器需对晶体振荡器的输出频率进行分频。如果分频系数 N≤10,则只需用一块 TTL 二-十进制计数器 SN7490 即可实现。
通常的 TTL 电路中的分频是用二进制计数器,使每 N 个输入脉冲输出一个脉冲。当第 N 个脉冲输入时,计数器复位,计数器的最高有效位作为输出。因此每 N 个输入脉冲计数器输出只能有一种状态的变化(即高电平变到低电平或低电平变到高电平)。如果要求输出是一个脉冲,则必须再加一级单稳态多谐振荡器。
3. 用电位器调节的分频器
该电路是用串行的 D/A 转换器将输入数据转换为电压值后,在与由电位器设定的基准电压进行比较,然后将比较器输出反馈到计数器复位端,得到分频脉冲。该电路的工作方式与传统的计数器反馈式的分频器有所不同,因为传统方式虽然很适合于固定的整数分频,但分频系数不易调节。本电路特别适合于要求在大范围内改变分频系数的场合。
在该电路中,CC4520 是双四位二进制同步加法计数器,它与电阻网络配合,将输入脉冲变为阶梯波送到比较器 CH3130 的同相输入端。从计数器初始状态全零开始,经过 n 个脉冲,阶梯电压超过电位器设定的基准电压,比较器输出翻转为“1”。该高电平需等触发器的时钟端 CL 下一个上升沿到来才能从其 Q 端输出正脉冲,并使计数器复位,且复位脉冲宽度正好等于一个输入周期。复位以后再重复同样的过程。
显然,参考电压越大,阶梯波的阶数也越多,对应输入脉冲的个数也越多,因此分频系数也越大。由于基准电压来自电源分压,所以电源对精度有影响,最好采用稳压电源。该电路理论上的最大分频系数为 256,但这只有在运算放大器的电源比逻辑电路的电源高 3V 以上才能达到。如果共用一组电源,考虑到运算放大器的输入电压范围,最大分频系数只能达到 200 左右。