В данном курсовом проекте в качестве делителя частоты я использовал асинхронный двоичный счетчик. Асинхронные счетчики строятся из простой цепочки JK-триггеров, каждый из которых работает в счетном режиме. Выходной сигнал каждого триггера служит входным сигналом для следующего триггера. Поэтому все разряды (выходы) асинхронного счетчика переключаются последовательно (отсюда название - последовательные счетчики), один за другим, начиная с младшего и кончая старшим. Каждый следующий разряд переключается с задержкой относительно предыдущего (рис.2), то есть, вообще говоря, асинхронно, не одновременно с входным сигналом и с другими разрядами. На (рис.1) показан вариант без задержки.

Рис. 1 Временная диаграмма делителя без задержки

Рис. 2 Временная диаграмма делителя на асинхронном счетчике

Чем больше разрядов имеет счетчик, тем большее время ему требуется на полное переключение всех разрядов. Задержка переключения каждого разряда примерно равна задержке триггера, а полная задержка установления кода на выходе счетчика равна задержке одного разряда, умноженной на число разрядов счетчика. Легко заметить, что при периоде входного сигнала, меньшем полной задержки установления кода счетчика, правильный код на выходе счетчика просто не успеет установиться, поэтому такая ситуация не имеет смысла. Это накладывает жесткие ограничения на период (частоту) входного сигнала, причем увеличение, к примеру, вдвое количества разрядов счетчика автоматически уменьшает вдвое предельно допустимую частоту входного сигнала.

Асинхронный счетчик очень прост в управлении. В данном проекте я использовал все микросхемы - КМОП. В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями (ТТЛ, ЭСЛ и др.) является очень малое энергопотребление в статическом режиме (в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения состояний).

Подавляющее большинство современных логических микросхем, в том числе, процессоров, используют схемотехнику КМОП.

В качестве самого делителя я взял микросхему К176ИЕ1.

Рис. 3

Микросхема К176ИЕ1 - шестиразрядный двоичный счётчик-дeлитель, который удобно использовать совместно с таймером. Каждый отсчёт кода на выходах соответствует отрицательному перепаду на тактовом входе С. Сброс выходных данных в ноль - асинхронный, когда на вход R придёт высокий уровень.

Содержит 124 интегральных элемента.

Зарубежным аналогом микросхемы К176ИЕ1 является микросхема CD4028.

Рис. 4

1,13 - входы

2,6,8,9 - свободные

3-5, 10-12 - выходы

7 - общий

14 - питание

Электрические параметры:

Номинальное напряжение питания 9 В ±5%

Выходное напряжение низкого уровня ? 0,3 В

Выходное напряжение высокого уровня ? 8,2 В

Выходной ток низкого уровня ? 0,3 мкА Выходной ток высокого уровня ? 0,3 мкА

Ток потребления в состоянии низкого и высокого уровней ? 20 мкА

Значение мощности на 1 функциональный элемент ? 21 мВт

Ток потребления в динамическом режиме ? 2,1 мА

Максимальная тактовая частота ? 1 МГц

Входная емкость ? 10 пФ

Нагрузочная способность в статическом режиме в диапазоне температуры от - 45 до +85°С ? 20

Рис. 5 Размеры микросхемы.

В данном проекте нам нужно делить в произвольное число раз (не в 10 и не в , что легко обеспечивается самой структурой стандартных счетчиков). В этом случае можно организовать сброс счетчика при достижении им требуемого кода путем введения обратных связей.

Рассмотрим пример деления частоты на 17. (Данное число является одним из коэффициентов нашего программируемого делителя).

Рис.6. Делитель на 17

Рис.7. Временная диаграмма работы делителя на 17.

При достижении выходным кодом значения 17 (то есть 10001) счетчик автоматически сбрасывается в нуль по входу R, и счет начинается снова. В результате частота выходного сигнала в 17 раз меньше частоты входного сигнала. На основе этого принципа я обеспечил коэффициентами деления свой программируемый делитель. Делитель должен быть управляемым. Разберем принцип управления, применительно к упрощенной структурной схеме, а от нее будем переходить к конкретной принципиальной.

Упрощенная структурная схема делителя