Divizor de frecvență

Divizorul de frecvență este un circuit electronic care preia un semnal cu o anumită frecvență $f_{in}$ ${\ displaystyle f_ {in}}$ $f_ {în}$ și emite un semnal cu frecvență:

f_{out}={\frac {f_{in}}{n}}

{\ displaystyle f_ {out} = {\ frac {f_ {in}} {n}}}

{\ displaystyle f_ {out} = {\ frac {f_ {in}} {n}}}

unde este $n$ ${\ displaystyle n}$ $n$ este un întreg. Sintetizatoarele de frecvență obținute cu bucle blocate în fază utilizează divizoare de frecvență pentru a obține o ieșire la o frecvență care este multiplă cu cea a unui anumit semnal de referință. Există atât implementări analogice, cât și digitale pentru divizoarele de frecvență.

Divizor digital de frecvență și FF

Este posibil să creați un divizor de frecvență, în special să îl implementați în limbaje de programare precum verilog, VHDL, C și C ++, cu un sumator și un set de registre. Contorul contează până când stochează 1 în ultimul registru, apoi se va reseta la zero și va începe să numere din nou. Ori de câte ori numărul crește încă un alt ff, atunci clk-ul de ieșire va fi ridicat altfel scăzut. Dacă aveți o intrare clk de 50 MHz, veți avea nevoie de 25 ff pentru a ajunge la o ieșire clk cu o frecvență de aproximativ 1s.

Separatoare analogice

Divizor de frecvență cu feedback

Un divizor de frecvență de feedback , cunoscut și sub numele de divizor de frecvență Miller ^[1], amestecă semnalul de intrare cu semnalul de feedback de la mixer.

Semnalul de feedback este $f_{in}/2$ ${\ displaystyle f_ {in} / 2}$ ${\ displaystyle f_ {in} / 2}$ . Produce frecvențele de sumă și diferență $f_{in}/2$ ${\ displaystyle f_ {in} / 2}$ ${\ displaystyle f_ {in} / 2}$ Și $3f_{in}/2$ ${\ displaystyle 3f_ {in} / 2}$ ${\ displaystyle 3f_ {in} / 2}$ ieșire la mixer. Un filtru trece jos elimină cea mai mare frecvență și semnalul rămas, la frecvență $f_{in}/2$ ${\ displaystyle f_ {in} / 2}$ ${\ displaystyle f_ {in} / 2}$ este amplificat de un amplificator și alimentat înapoi la mixer.

Un studiu la starea de echilibru este simplu, în timp ce tranzitorul este destul de complicat. Pentru a obține o frecvență stabilă a $f_{in}/2$ ${\ displaystyle f_ {in} / 2}$ ${\ displaystyle f_ {in} / 2}$ la feedback, câștigul amplificatorului trebuie să fie mai mare decât unitatea. Deplasarea de fază trebuie să fie, de asemenea, un multiplu întreg de 2π .

Divizor de frecvență blocat prin injecție

Un divizor de frecvență blocat prin injecție (ILFD) funcționează similar cu un oscilator blocat prin injecție . Frecvența semnalului de intrare este un multiplu al frecvenței de funcționare liberă a unui VCO , adică frecvența la care oscilează în absența unei intrări. Acest semnal de intrare este produs de oscilatorul însuși, ca o componentă de înaltă frecvență a oscilației. Aceste divizoare de frecvență au fost utilizate pe scară largă în dezvoltarea televiziunii .

Separatoare digitale

Exemplu de divizor de frecvență întreg modul 8 implementat cu flip-flops T.

Un contor Johnson sau inel este utilizat pentru a împărți un semnal digital la un multiplu întreg. Este un tip de registru de schimbare care este temporizat de semnalul de intrare. Ieșirea completată a ultimului registru este raportată la intrarea primului registru. Semnalul de ieșire este obținut prin combinarea ieșirilor diferitelor registre. De exemplu, un divizor cu 3 poate fi construit cu un contor Johnson cu 3 registre. Cele trei valori valide pentru fiecare registru sunt 000, 100, 110, 111, 011 și 001. Acest model se repetă de fiecare dată când semnalul de intrare depășește contorul. Valorile 000 și 111 sunt obținute la trei curse de ceas și controlează schimbarea stării semnalului de ieșire.

Pentru diviziuni pe puteri de 2, poate fi utilizat un contor binar simplu, temporizat de semnalul de intrare. Bitul cel mai puțin semnificativ (lsb) oscilează la aceeași frecvență ca intrarea, bitul adiacent la jumătate din frecvență, al treilea la un sfert și așa mai departe.

Este posibil să se obțină divizoare întregi chiar și cu anumite conexiuni flip-flop . Cea mai simplă configurație este o serie în care fiecare bistabil este un divizor de două. Pentru o serie de trei dintre acestea, sistemul general se va împărți la 8. Prin adăugarea mai multor porți logice lanțului, se pot obține alte rapoarte de divizare. Tehnologiile integrate permit obținerea de soluții de acest tip într-un singur cip .

Separatoare fracționare

Un divizor de frecvență fracțional poate fi obținut utilizând doi divizori întregi, unul împărțind la n și unul la n + 1. Cu un controler, puteți alege să utilizați un divizor sau altul. Prin variația procentului de timp în care sistemul general se împarte cu n + 1, este posibil să alegeți cu o anumită granularitate valoarea cu care frecvența este efectiv împărțită în medie.

Modulatori Sigma-delta

Același subiect în detaliu: modulația Sigma-Delta .

Dacă secvența diviziunilor cu n + 1 este periodică, frecvențele false apar și la ieșirea divizorului în plus față de cele dorite. În modulatorii sigma-delta secvența lui n și n + 1 este aleatorie, cu toate acestea, în medie, permite obținerea oricum a valorii de divizare dorite. În acest fel, semnalul fals este la frecvență înaltă și poate fi ușor filtrat.