2. Делители и синтезаторы частоты

Делители частоты представляют собой последовательностные устройства, частота следования цифровых сигналов на выходе которых связана с частотой входного сигнала соотношением , где- коэффициент деления, который принимать и дробное значение. Они используются для формирования сигналов требуемой частоты в случаях, когда по каким либо причинам частота генератора выше необходимой. Их можно разделить на две разновидности – с постоянным и управляемым коэффициентами деления.

К синтезаторам частоты относятся устройства у которых частота формируемых сигналов может изменяться пропорционально коду с шагом, то есть для них. Они подразделяются на синтезаторы прямого синтеза и синтезаторы с автоподстройкой частоты, наибольшее применение среди которых нашли схемы с фазовой автоподстройкой.

2.1 Делители частоты с постоянным коэффициентом деления.

Как отмечалось ранее, любой счетчик может выполнять и функции делителя частоты. В общем случае частота сигнала снимаемого с последнего разряда счетчика с модулем оказывается во столько же раз меньше частоты входного сигнала. Для изменения коэффициента деления потребуется использовать счетчик с другим модулем.

Так как в процессе работы переключаются все разряды счетчика, но с разной скоростью, то снимая сигналы с его выходов можно получить сетку частот, находящихся в пропорциональных отношениях. К примеру, частоты сигналов на выходах двоичного счетчика, представляющие собой симметричные последовательности импульсов (меандры), будут отличаться друг от друга в два раза. В счетчиках с недвоичными модулями формы сигналов оказываются более сложным и отношения между частотами их следования могут быть дробными.

Для счетчика с модулем 5 таблица смены состояний и временные диаграммы имеют вид. Из них следует, что частоты сигналов на выходах разрядовибудут в пять раз меньше частотывходного, а периоды соответственно в пять раз больше, то есть. Период повторения сигналов разрядатакже равен, однако сам сигнал имеет более сложную форму. На интервале равном периоду присутствует не один, а два импульса, поэтому частота их следования окажется равной, а коэффициент деления частоты для сигнала, снимаемого с данного выхода, будет 2,5. Дробными окажутся коэффициенты деления и при использовании других вариантов счетчиков с нечетными модулями счета. Особенность сигналов, снимаемых с ряда выходов таких устройств состоит в неравномерности их следования во времени.

Достаточно широко распространены делители частоты с дробным коэффициентом деления, в цепи обратной связи которых устанавливается сумматор по модулю два. Один из вариантов такого делителя с коэффициентом деления 1,5 имеет вид. Он строится на основе двоичного счетчика с модулем 4 и одновременно позволяет получить равномерную последовательность импульсов с частотой в три раза меньшей, чем входная.

Временные диаграммы работы такого устройства выглядят следующим образом. До тех пор, пока на выходе присутствует сигнал логического нуля, импульсы синхронизации проходят на вход первого триггера без инверсии и он переключается по каждому отрицательному фронту входного сигнала.

В момент появления единичного сигнала в разряде сумматор по модулю два переключается в режим инверсии, что вызывает срабатывание первого триггера по положительным фронтам входной последовательности. В момент изменения состояния сумматора по модулю два на его выходе будет формироваться короткий сигнал нулевого уровня. Его длительность определяется задержкой срабатывания элемента логической неравнозначности.

Из временной диаграммы видно, что период следования сигналов на выходе первого триггера будет равен , а на выходе второго -. Таким образом, коэффициент деления частоты для сигнала с разрядаокажется равным 1,5, а для сигнала с выходаон будет равен 3, причем это сигнал имеет симметричную форму.