Введение
Схема, масштабирующая частоту сигнала, чтобы она была в n раз медленнее, для целого числа n Частотное деление, также называемое тактовым делителем или скалером или предскалером, представляет собой схему, которая принимает входный сигнал частоты, и генерирует выходный сигнал частоты: где есть целое число. Функциональные синтезаторы с фазовой замкнутой петлей используют частотные делители для генерации частоты, которая является кратной частоте эталонной частоты. Разделители частот могут быть реализованы как для аналоговых, так и для цифровых приложений.
A frequency divider, also called a clock divider or scaler or prescaler, is a circuit that takes an input signal of a frequency, , and generates an output signal of a frequency:
where is an integer. Phase locked loop frequency synthesizers make use of frequency dividers to generate a frequency that is a multiple of a reference frequency. Frequency dividers can be implemented for both analog and digital applications.
Аналогичные
Аналоговые частотные делители встречаются реже и используются только на очень высоких частотах. Цифровые делители, реализованные в современных технологиях ИК, могут работать до десятков ГГц.
Регенеративный
Регенеративный частотный делитель, также известный как частотный делитель Миллера, смешивает входный сигнал с обратным сигналом от смесителя. Сигнал обратной связи производит суммарную и дифференциальную частоты на выходе смесителя. Низкопропускной фильтр удаляет более высокую частоту, и частота усиливается и подается обратно в смеситель.
С блокировкой для впрыска
Свободно работающий осциллятор, который имеет небольшое количество сигнала с более высокой частотой, будет иметь тенденцию колебаться в паре с входным сигналом. Такие частотные делители были необходимы в развитии телевидения. Он работает так же, как и инъекционный осциллятор. В частотном делителе с блокировкой впрыска частота входного сигнала является кратной (или долей) свободной частоты работы осциллятора. Хотя эти частотные делители, как правило, имеют меньшую мощность, чем широкополосные статические (или на основе флип-флопа) частотные делители, недостатком является их низкий диапазон блокировки. Диапазон блокировки ILFD обратно пропорционален коэффициенту качества (Q) резервуара осциллятора. В конструкциях интегральных схем это делает ILFD чувствительным к изменениям процесса. Следует следить за тем, чтобы диапазон настройки приводной цепи (например, регулируемого напряжением осциллятора) находился в пределах диапазона блокировки ввода ILFD.
Цифровая
Для мощности деления на 2 целых числа можно использовать простой бинарный счетчик, тактируемый входным сигналом. Наименее значимый выходный бит чередуется со скоростью 1/2 скорости входного часа, следующий бит со скоростью 1/4, третий бит со скоростью 1/8, и т. д. Устройство флипфлопов - классический метод деления целого числа n. Такое деление частоты и фазы соответствует источнику в зависимости от колебаний окружающей среды, включая температуру. Самая простая конфигурация - это серия, где каждый флип-флоп делится на 2. Для серии из трех таких систем, такая система будет делиться на 8. Добавляя дополнительные логические ворота в цепочку флип-флопов, можно получить другие соотношения деления. Логические семейства интегральных схем могут обеспечить однокристальное решение для некоторых общих коэффициентов деления. Другой популярной схемой для деления цифрового сигнала на четное целое множество является счетчик Джонсона. Это тип сети реестра смены, которая тактируется входным сигналом. Дополненный выход последнего регистра передается обратно в вход первого регистра. Выходный сигнал получается из одного или нескольких выходов регистра. Например, деление на 6 делителя можно построить с помощью счетчика Джонсона с 3 регистрами. Шесть действительных значений счетчика - 000, 100, 110, 111, 011 и 001. Эта модель повторяется каждый раз, когда входный сигнал проходит по сети. Выход каждого регистра представляет собой квадратную волну f/6 с 120° сдвигом фазы между регистрами. Дополнительные регистры могут быть добавлены для получения дополнительных делителей целых чисел.
Фракционный синтез
Фракционный синтезатор частоты n может быть построен с использованием двух целочисленных делителей, делителя на N и делителя на (N + 1) частоту. С помощью модуля контроллера N переключается между двумя значениями, так что VCO чередуется между одной запертой частотой и другой. VCO стабилизируется на частоте, которая является временным средним значением двух запертых частот. Изменяя процент времени, которое частотный делитель проводит на двух значениях делителя, частоту блокированного VCO можно выбрать с очень тонкой гранулированностью.
Дельта-сигма
Если последовательность деления на N и деления на (N + 1) периодична, то на выходе VCO появляются неправдивые сигналы в дополнение к желаемой частоте. Дельто-сигма-фракционные n-делители преодолевают эту проблему, рандомизируя выбор N и (N + 1), сохраняя при этом соотношения со средним временем.