2016-05-06
Науково-дослідний сайт В'ячеслава Горчіліна
Всі статті
Генератор сітки частот F=f/n, де n — ціле число, більше нуля

У деяких дослідженнях потрібен генератор сітки частот, співвідношення між якими виражалися б натуральними числами (цілі позитивні числа більше нуля). Іншими словами, частоти у сітці повинні підкорятися правилу F=f/n, де: f — основна або опорна частота, n — натуральні числа, а F — частота одержувана на виході генератора.

Цю задачу можна вирішити за допомогою мікроконтролера, але для цього буде потрібна програма прошивки і знання самого процесу програмування МК. Крім цього, це обмежує кількість виходів і збільшує собівартість всього пристрою. Пропоноване рішення відтворюється досить швидко, не вимагає знань програмування МК, і копійчане по собівартості. Крім того, схема може бути розширена на будь-яку кількість виходів.

При використанні серії мікросхем К561 генератор може працювати з максимальною опорною частотою (вихід X1.1) до 0.5 МГц, а з серією К1561 — до 1 .. 1.5 Мгц.

Нижче наведено список вживаних у пристрої мікросхем, діодів і преключателей. В дужках вказані можливі заміни:
  • DD1 — К561ЛА7, К1561ЛА7 (CD4011A, CD4011B)
  • DD2, DD3, DD4 — К561ИЕ10, КР1561ИЕ10 (CD4520A, CD4520B)
  • VD1 .. VD8 — 1N4148 (будь-який малопотужний ультрафаст)
  • SA2, SA3 — DS-03B, SWD1-3 (будь DIP-перемикач на 3 секції)
Робота схеми

Задаючий генератор тут зібраний за стандартною схемою — на двох логічних елементах DD1.1 і DD1.2, яка може в якості задає ланцюга використовувати як RC-ланцюжок (R1R2C2), так і кварцовий резонатор (ZQ1). Сигнал з генератора проходить буфер D1.3, вихід якого подається на лічильники-дільники частоти — DD2-DD4. Перша пара лічильників DD2.1-DD2.2 ділить частоту задаючого генератора на числа з ряду 2n, де n — натуральні числа. Тобто частота задаючого генератора ділиться в 2, 4, 8, 16, 32, і 64 рази (виходи X1.1-X1.6 відповідно).

Друга і тетья пари лічильників DD3.1-DD3.2 і DD4.1 і DD4.2 ділить цю частоту вже на числа з ряду 2n*(2+m), де m — непарні натуральні числа, які вибираються комбінацією перемикача SA2 (SA3). Так наприклад, при замкнутому контакті SA2.1 m буде дорівнює 1, а задає частота генератора буде ділитися на 6, 12, 24, 48 раз (виходи X2.1-X1.4 відповідно).

Оскільки ми вважаємо опорною частотою f вихід X1.1, то всі інші виходи перераховуються щодо нього. Нижче наведена таблиця сітки частот першої пари лічильників:

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

Далі наведена таблиця сітки частот другої пари лічильників в залежності від комбінації замкнутих контактів перемикача 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

Ця ж таблиця дійсна і для третьої пари, тільки замість SA2 потрібно підставити SA3, а X2 замінити на X3.

Зауваження по монтажу

На схемі не показані висновки живлення мікросхем. Вони стандартні. Для 16-ти вивідних корпусів: 8 — мінус живлення (загальне), 16 — плюс, для 14-ти вивідних: 7 — мінус живлення (загальне), 14 — плюс. Всі мінуси потрібно з'єднати і підключити до загального проводу. Всі плюсові висновки — до +V.

Зворотний відлік

Можна вчинити по-іншому: взяти за опорну частоту висновок X2.4 у режимі всіх замкнутих контактів перемикача SA2. Тоді частоти на виходах будуть рахуватися, як F=f*n, де: f — опорна частота виведення X2.4, а n — натуральні числа або їх відносини. Всі n будуть більше одиниці. У цьому разі таблиці сітки перераховуються 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

Жирним шрифтом у таблиці виділені частоти утворені цілими числами, що представляють головний інтерес.

Можливості схеми

Як видно зі схеми, блоки на DD3 і DD4 абсолютно однакові. Число цих блоків можна змінювати в залежності від потреб. Так наприклад, якщо потрібен всього один незалежний генератор, то можна прибрати частину схеми на DD4, і весь пристрій буде працювати лише на 3-х мікросхемах. Якщо навпаки, потрібно більше незалежних генераторів, то в схему можна додати блоки аналогічні DD3 в будь-якій кількості.

Оскільки пристрій працює на КМОН-логіки, то при напрузі живлення 12V затвори малопотужних вихідних MOSFET-ключів можна підключати безпосередньо на виходи X1-X3, що в деяких випадках може сильно спростити схему обв'язки.


Горчилин В'ячеслав, 2016 р.
* Передрук статті можлива за умови встановлення посилання на цей сайт та додержанням авторських прав

« Назад
2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin