任意數(shù)(整數(shù)、小數(shù))分頻器

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1、任意數(shù)（整數(shù)、小數(shù)）分頻器一、分頻原理1．1偶數(shù)倍分頻偶數(shù)倍分頻通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)是很容易實(shí)現(xiàn)的。如進(jìn)行N倍偶數(shù)分頻,那么可以通過(guò)由待分頻的時(shí)鐘觸發(fā)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)器從0計(jì)數(shù)到N/2-1時(shí),輸出時(shí)鐘進(jìn)行翻轉(zhuǎn),并給計(jì)數(shù)器一個(gè)復(fù)位信號(hào),使得下一個(gè)時(shí)鐘從零開(kāi)始計(jì)數(shù)。以此循環(huán)下去。這種方法可以實(shí)現(xiàn)任意的偶數(shù)分頻。1．2奇數(shù)倍分頻奇數(shù)倍分頻通過(guò)計(jì)數(shù)器也是比較容易實(shí)現(xiàn)的,如進(jìn)行三分頻,通過(guò)待分頻時(shí)鐘上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)器進(jìn)行模三計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到鄰近值進(jìn)行兩次翻轉(zhuǎn),比如可以在計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到1時(shí),輸出時(shí)鐘進(jìn)行翻轉(zhuǎn),計(jì)數(shù)到2時(shí)再次進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。即是在計(jì)數(shù)值在鄰近的1和2進(jìn)行了兩次翻轉(zhuǎn)

2、。這樣實(shí)現(xiàn)的三分頻占空比為1/3或者2/3。要實(shí)現(xiàn)占空比為50%的三分頻時(shí)鐘,可以通過(guò)待分頻時(shí)鐘下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù),和上升沿同樣的方法計(jì)數(shù)進(jìn)行三分頻,然后下降沿產(chǎn)生的三分頻時(shí)鐘和上升沿產(chǎn)生的時(shí)鐘進(jìn)行相或運(yùn)算,即可得到占空比為50%的三分頻時(shí)鐘。這種方法可以實(shí)現(xiàn)任意的奇數(shù)分頻。歸類為一般的方法為：對(duì)于實(shí)現(xiàn)占空比為50%的N倍奇數(shù)分頻,首先進(jìn)行上升沿觸發(fā)進(jìn)行模N計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)選定到某一個(gè)值進(jìn)行輸出時(shí)鐘翻轉(zhuǎn),然后經(jīng)過(guò)（N-1）/2再次進(jìn)行翻轉(zhuǎn)得到一個(gè)占空比非50%奇數(shù)n分頻時(shí)鐘。與此同時(shí)進(jìn)行下降沿觸發(fā)的模N計(jì)數(shù),到和上升沿觸發(fā)輸出時(shí)鐘翻轉(zhuǎn)選定值相同值時(shí),進(jìn)行輸出時(shí)鐘時(shí)鐘

3、翻轉(zhuǎn),同樣經(jīng)過(guò)（N-1）/2時(shí),輸出時(shí)鐘再次翻轉(zhuǎn)生成占空比非50%的奇數(shù)n分頻時(shí)鐘。兩個(gè)占空比非50%的n分頻時(shí)鐘相或運(yùn)算,得到占空比為50%的奇數(shù)n分頻時(shí)鐘。如圖1-1所示，是一個(gè)3分頻器的仿真時(shí)序圖。圖1-13分頻器時(shí)序圖1．3小數(shù)分頻1.3.1原理小數(shù)分頻有很多方法，基本原理都是一樣，在若干分頻周期中，使某幾個(gè)周期多計(jì)或少計(jì)一個(gè)數(shù)，從而在整個(gè)周期的總體平均意義上獲得一個(gè)小數(shù)分頻比。設(shè)：K為分頻系數(shù)；N為分頻系數(shù)的整數(shù)部分；X為分頻系數(shù)的小數(shù)部分；M為輸入脈沖個(gè)數(shù)；P為輸入脈沖個(gè)數(shù)；n為小數(shù)部分的位數(shù)。則有：K=N+10-n*X1K=M/P2由式1和式

4、2可得M=K*P=（N+10-n*X）*P3令P約等于10n，則：M=10n*N+X4可知在進(jìn)行次N分頻時(shí)，多輸入X個(gè)脈沖，則可實(shí)現(xiàn)小數(shù)分頻。1.3.2電路組成每個(gè)周期分頻N+10-n.X，其電路雙模前置小數(shù)分頻器電路由÷N/N+1雙模分頻器、控制計(jì)數(shù)器和控制邏輯3部分組成。當(dāng)a點(diǎn)電平為0時(shí)，進(jìn)行÷N分頻；當(dāng)a點(diǎn)電平為1時(shí)進(jìn)行÷N+1分頻。適當(dāng)設(shè)計(jì)控制邏輯，使在10n個(gè)分頻周期中分頻器有X次進(jìn)行÷N+1分頻，這樣，當(dāng)從fo輸出10n個(gè)脈沖時(shí)，在fi處輸入了X.(N+1)+(10n-X).N個(gè)脈沖，也就是10n.N+X個(gè)脈沖，其原理如圖1-2所示?！翹/N+

5、1控制計(jì)數(shù)器控制邏輯afofi圖1-2雙模前置分頻電路結(jié)構(gòu)圖若是電路從N分頻切換到N+1分頻和從N+1分頻切換到N分頻都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間增長(zhǎng)的相位，如果簡(jiǎn)單的先進(jìn)行n次N分頻后做n1次N+1分頻會(huì)產(chǎn)生很大的相位抖動(dòng)。所以采用“均勻”法將兩種分頻混合均勻。具體方法如下：⑴：若K為一位小數(shù)形式，則：設(shè)累加變量a；常量b=10–小數(shù)位*10。①：a>=10，a=a–10。以N分頻；②：a<=10，a=a+d。以N+1分頻。⑵：若K為兩位小數(shù)形式，則：設(shè)累加變量a；常量b=100–小數(shù)位*100。①：a>=100，a=a–100。以N分頻；②：a<=100，a=a

6、+d。以N+1分頻。n位小數(shù)依次類推。一、設(shè)計(jì)方案及功能現(xiàn)實(shí)2．1設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)小數(shù)部分保留三位，根據(jù)上述原理控制邏輯輸出flag控制N/N+1分頻，flag為高電平時(shí)進(jìn)行N+1倍分頻，flag為低電平是進(jìn)行N倍分頻。分頻系數(shù)使用參數(shù)，可靈活更改。當(dāng)N為偶數(shù)，且flag=0（或N為奇數(shù)，且flag=1）時(shí)就擇行偶數(shù)分頻模塊輸出時(shí)鐘；當(dāng)N為奇數(shù)，且flag=0（或N為偶數(shù)，且flag=1）時(shí)就擇行奇數(shù)分頻模塊輸出時(shí)鐘。下面以分頻系數(shù)為2.4以例講述一下分頻過(guò)程。分頻過(guò)程如表1-1所示，時(shí)序圖如圖1-3所示。表1-1分頻系數(shù)為2.4的分頻過(guò)程分頻系數(shù)2.4序號(hào)

7、累加結(jié)果分頻系數(shù)1600321200->20023800341400->400251000->02圖1-32.4倍分頻器時(shí)序圖分頻器的精度受控制計(jì)數(shù)器的影響，當(dāng)N值100時(shí)，小數(shù)分頻精度達(dá)到1/100，當(dāng)N值為1000時(shí)，小數(shù)分頻的精度達(dá)到1/1000，依次類推。因此，此分頻器在分頻系數(shù)值較小時(shí)相位誤差大，故在實(shí)際應(yīng)用中很少用，但應(yīng)輸出時(shí)鐘較高，分頻系數(shù)較大時(shí)還是可以滿足一些應(yīng)用的。2．2功能現(xiàn)實(shí)分頻系數(shù)可能通過(guò)參數(shù)INT_DIV或POI_DIV修改，方便應(yīng)用于不同的程序。程序代碼如下所示。若參數(shù)INT_DIV為0時(shí)，輸出無(wú)時(shí)鐘；當(dāng)輸入時(shí)鐘占空比為50%，

8、輸出時(shí)鐘占空比也為50%。//******************