2016-05-06
Персональный сайт Вячеслава Горчилина
Все статьи
Генератор сетки частот F=f/n, где n — целое число больше нуля

В некоторых исследованиях требуется генератор сетки частот, соотношения между которыми выражались бы натуральными числами (целые положительные числа больше нуля). Другими словами, частоты в сетке должны подчиняться правилу  F=f/n,  где: f — основная или опорная частота, n — натуральные числа, а F — частота получаемая на выходе генератора.

Эту задачу можно решить и с помощью микроконтроллера, но для этого будет нужна программа прошивки и знание самого процесса программирования МК. Кроме этого, это ограничивает количество выходов и увеличивает себестоимость всего устройства. Предлагаемое решение воспроизводится достаточно быстро, не требует знаний в программировании МК, и копеечное по себестоимости. Кроме того, схема может быть расширена на любое количество выходов.

При использовании серии микросхем К561 генератор может работать с максимальной опорной частотой (выход X1.1) до 0.5 МГц, а с серией К1561 — до 1 .. 1.5 Мгц.

Ниже приведён список применяемых в устройстве микросхем, диодов и преключателей. В скобках указаны возможные замены:
Работа схемы

Задающий генератор здесь собран по стандартной схеме — на двух логических элементах DD1.1 и DD1.2, которая может в качестве задающей цепи использовать как RC-цепочку (R1R2C2), так и кварцевый резонатор (ZQ1). Сигнал с генератора проходит буфер D1.3, выход которого подаётся на счётчики-делители частоты — DD2-DD4. Первая пара счётчиков DD2.1-DD2.2 делит частоту задающего генератора на числа из ряда 2n, где n — натуральные числа. Т.е. частота задающего генератора делится в 2, 4, 8, 16, 32, и 64 раза (выходы X1.1-X1.6 соответственно).

Вторая и тетья пары счётчиков DD3.1-DD3.2 и DD4.1 и DD4.2 делит эту частоту уже на числа из ряда 2n*(2+m), где m — нечётные натуральные числа, которые выбираются комбинацией переключателя SA2 (SA3). Так например при замкнутом контакте SA2.1 m будет равно 1, а задающая частота генератора будет делиться на 6, 12, 24, 48 раз (выходы X2.1-X1.4 соответственно).

Поскольку мы считаем опорной частотой f выход X1.1, то все остальные выходы пересчитываются относительно него. Ниже приведена таблица сетки частот первой пары счётчиков:

X1.1 X1.2 X1.3 X1.4 X1.5 X1.6
f f/2 f/4 f/8 f/16 f/32

Далее приведена таблица сетки частот второй пары счётчиков в зависимости от комбинации замкнутых контактов переключателя SA2:

SA2 X1.1 X2.1 X2.2 X2.3 X2.4
1 f f/3 f/6 f/12 f/24
2 f f/5 f/10 f/20 f/40
1, 2 f f/7 f/14 f/28 f/56
3 f f/9 f/18 f/36 f/72
3, 1 f f/11 f/22 f/44 f/88
3, 2 f f/13 f/26 f/52 f/104
3, 1, 2 f f/15 f/30 f/60 f/120

Эта же таблица действительна и для третьей пары, только вместо SA2 нужно подставить SA3, а X2 заменить на X3.

Замечания по монтажу

На схеме не показаны выводы питания микросхем. Они стандартные. Для 16-ти выводных корпусов: 8 — минус питания (общий), 16 — плюс, для 14-ти выводных: 7 — минус питания (общий), 14 — плюс. Все минусы нужно соединить и подключить к общему проводу. Все плюсовые выводы — к +V.

Обратный отсчёт

Можно поступить по-другому: взять за опорную частоту вывод X2.4 в режиме всех замкнутых контактов переключателя SA2. Тогда частоты на выходах будут считаться, как  F=f*n, где: f — опорная частота вывода X2.4, а n — натуральные числа или их отношения. Все n будут больше единицы. В этом случае таблицы сетки пересчитываются так:

SA2 X2.1 X2.2 X2.3 X2.4
1, 2, 3 f*8 f*4 f*2 f

 

X1.1 X1.2 X1.3 X1.4 X1.5 X1.6
f*120 f*60 f*30 f*15 f*15/2 f*15/4

 

SA3 X2.4 X3.1 X3.2 X3.3 X3.4
1 f f*40 f*20 f*10 f*5
2 f f*24 f*12 f*6 f*3
1, 2 f f*120/7 f*60/7 f*30/7 f*15/7
3 f f*120/9 f*60/9 f*30/9 f*15/9
3, 1 f f*120/11 f*60/11 f*30/11 f*15/11
3, 2 f f*120/13 f*60/13 f*30/13 f*15/13
3, 1, 2 f f*8 f*4 f*2 f

Жирным шрифтом в таблицах выделены частоты образованные целыми числами, представляющие главный интерес.

Возможности схемы

Как видно из схемы, блоки на DD3 и DD4 совершенно одинаковы. Число этих блоков можно менять в зависимости от потребностей. Так например, если нужен всего один независимый генератор, то можно убрать часть схемы на DD4, и всё устройство будет работать всего на 3-х микросхемах. Если наоборот, нужно больше независимых генераторов, то в схему можно добавить блоки аналогичные DD3 в любом количестве.

Поскольку устройство работает на КМОП-логике, то при напряжении питания в 12V затворы маломощных выходных MOSFET-ключей можно подключать непосредственно на выходы X1-X3, что в некоторых случаях может сильно упростить схему обвязки.


Горчилин Вячеслав, 2016 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав

« Назад
2009-2017 © Vyacheslav Gorchilin