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cd4013

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  在电子技术中,N/2(N为奇数)分频电路有着重要的应用,对一个特定的输入频率,要经N/2分频后才能得到所需要的输出,这就要求电路具有N/2的非整数倍的分频功能。CD4013是双D触发器,在以CD4013为主组成的若干个二分频电路的基础上,加上异或门等反馈控制,即可很方便地组成N/2分频电路。
  图1是3/2分频电路。IC1、IC2均接成二分频器,所以该电路是由四分频电路与反馈控制电路组成,计数脉冲由异或门F1输出。fi既作为分频信号又作为时钟脉冲接入异或门的一个输入端,从四分频电路的IC2的Q2输出端引出反馈信号作F1的另一输入端。输出信号fo从IC1的Q1端输出。图2是其工作波形。
  设电路初始状态均在复位状态,Q1、Q2端均为低电平。当fi信号输入时,由于输入端异或门的作用(附表是异或门逻辑功能表),其输出还受到触发器IC2的Q2端的反馈控制(非门F2是增加的一级延迟门,A点波形与Q2相同)。在第1个fi时钟脉冲的上升沿作用下,触发器IC1、IC2均翻转。由于Q2端的反馈作用使得异或门输出一个很窄的正脉冲,宽度由两级D触发器和反相门的延时决定。当第1个fi脉冲下跳时,异或门输出又立即上跳,使IC1触发器再次翻转,而IC2触发器状态不变。这样在第1个输入时钟的半个周期内促使IC1触发器的时钟脉冲端CL1有一个完整周期的输入,但在以后的一个输入时钟的作用下,由于IC2触发器的Q2端为高电平,IC1触发器的时钟输入跟随fi信号(反相或同相)。本来IC1触发器输入两个完整的输入脉冲便可输出一个完整周期的脉冲,现在由于异或门及IC2触发器Q2端的反馈控制作用,在第1个fi脉冲的作用下得到一个周期的脉冲输出,所以实现了每输入一个半时钟脉冲,在IC1触发器的Q1端取得一个完整周期的输出。
  图3是5/2分频电路。IC1、IC2、IC3三级D触发器级联为8分频电路,电容C起滤波作用,输出信号fo从IC2的Q2端输出。电路中有Q1、Q3两个反馈控制。从图4工作波形可知,Q1的反馈信号中每两个反馈信号中就有一个受到Q3反馈波形的影响,所以在A点仅能形成几百毫微秒宽的脉冲。由于电容C的作用,Q1的反馈信号(即一窄脉冲)被滤除掉,如图4波形A的虚线所示。最后在Q2端输出fo信号。fo每变化一个周期,对应于输入信号fi的两个半周期,即fo的频率为fi的2/5。
  图5是7/2分频电路。该电路与图3相似,区别在于电路中一个反馈信号在图3中是从Q1端引出的,而图5是从Q2端引出的,fo信号从Q2端输出。电路有Q2、Q3两级反馈,由于Q2反馈信号受Q3反馈的影响,在A点仅能形成几百毫微秒宽的窄脉冲,此窄脉冲被电容C滤除掉,因此Q2反馈不起作用,电路实际上只有一个Q3反馈,因而使得fo输出信号每变化一个周期,对应于fi输入信号的三个半周期,即fo的频率为fi的2/7。其工作波形如图6所示。
  上面介绍的N/2分频电路仅限于N≤7,当N≥7时,可根据分频N值的大小,相应增加二分频级数,并恰当引接反馈信号走线,便可得到N≥7的分频电路。下面仅介绍一例9/2分频电路,如图7所示。图8是其工作波形。
  IC1~IC4四级D触发器组成16分频电路,fo信号从Q3输出,电路有Q1、Q4两级反馈。其工作原理与上述有关分频电路相似,波形图上A点虚线脉冲表示为电容C滤除掉的Q1反馈信号。从图8中可知,只要fi输入四个半周期的时钟信号,就输出一个周期信号fo,即fo的频率为fi的2/9。
  从以上几个N/2分频电路可得到如下几个特性:
  1.电路工作原理是,在第n个周期,末级两分频器的输出为高电平时,输入时钟脉冲的上升沿使分频电路工作;在第n+1个周期,末级两分频器的输出为低电平时,输入时钟脉冲的下降沿使分频电路工作。
  2.电路采用的是异步触发形式,各触发器的初始状态不会影响到分频的功能。如果要求初始状态为“0”状态,可以将D触发器的复位端R引出,接至复位控制电路。
  3.输入信号fi的最高工作频率fimax除受到CMOS元件fM的限制外,还受到D触发器、反馈门翻转延迟和电容C滤波频率特性的影响,所以应尽可能提高fi的值。一般情况下,最高工作频率fimax在几百千赫以下。▲用CD4013双D触发器做的脉冲4分频器
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  . 用CD4013双D触发器 ┷ │ .
  . 做脉冲4分频电路。 GND │ .
  . §文本逻辑电路图№1§ │ .
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  . └─────● │欢迎翻版│ .
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  . 杨真人 制作 ┷ │请勿涂改│ .
  . 2001.10.18 GND └────┘ .  


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开放分类
电子    

参考资料
1.http://www.51hei.com/UpFiles/Pic/2007-07/20077306950979437.jpg

贡献者
sylar    


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