分頻器產(chǎn)生精確的 455kHz 方波信號(hào)。
這里的電路是在開發(fā)射頻系統(tǒng)時(shí)設(shè)計(jì)的帶有不尋常分頻器的振蕩器,需要一個(gè)穩(wěn)定且準(zhǔn)確的 455kHz 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器,使用盡可能少的組件,信號(hào)發(fā)生器還必須具有或非常接近 50% 的占空比,以消除或最小化二次諧波含量。
研究基于 455kHz 陶瓷諧振器和 455kHz 陶瓷濾波器的振蕩器,在測(cè)試時(shí),我獲得了 448kHz 和 462kHz 的信號(hào),這不是理想的精度。但有一個(gè) 4.096MHz 的石英晶體,通過使其以大約 4.095MHz 的穩(wěn)定方式振蕩,并將該頻率除以 9,輸出占空比為 50%,這將得到一個(gè)理想的結(jié)果。
該設(shè)計(jì)如圖 1所示,除了晶體外,還使用了兩個(gè)集成電路和一些電容器和電阻器。它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Pierce型振蕩器,其中一個(gè) XOR 門 (IC1) 作為有源元件。作為反相器工作的 XOR 門并不是用于此類振蕩器的最常見的門,但其中三個(gè)在系統(tǒng)的其他地方未使用,所以通過測(cè)試,振蕩器在該配置下可靠且準(zhǔn)確地工作。
使用的晶體是用于 20pF 負(fù)載的并聯(lián)型。通過對(duì) C2 和 C3 使用 100pF 獲得了 4.0954MHz。該頻率除以 9 得到 455.04kHz,這個(gè)值對(duì)于設(shè)計(jì)需求來(lái)說足夠準(zhǔn)確。
圖 1該設(shè)計(jì)使用基于 XOR 門的 Pierce 振蕩器,產(chǎn)生 455kHz 和 50% 占空比
第二個(gè) IC (IC2) 是一個(gè) 74HC4017,一個(gè)Johnson 計(jì)數(shù)器,使用其進(jìn)位線(引腳 12)作為電路輸出,并配置為由上升沿觸發(fā)。復(fù)位輸入(引腳 15)保持在邏輯電平 0 時(shí),進(jìn)位線(引腳 12)在計(jì)數(shù)器狀態(tài)介于 0 和 4 之間時(shí)取電平 1,如果其狀態(tài)介于 5 和 9 之間,則取電平 0。
設(shè)計(jì)理念提交指南
你可能認(rèn)為該電路的一個(gè)選項(xiàng)是將 Q9(引腳 11)連接到復(fù)位輸入。然而,在這種情況下,雖然頻率輸出為 4.0954MHz 除以 9,但輸出占空比為 55.56%(如果輸出反相,則為 44.44%)。這無(wú)法滿足減少或消除輸出二次諧波的需要。
為了尋找接近 50% 的占空比,添加了連接到計(jì)數(shù)器 Q4(引腳 10)輸出的 XOR 門 IC1B。隨著這一變化,計(jì)數(shù)器現(xiàn)在將在 Q4 為 0 電平時(shí)在輸入的上升沿觸發(fā),在 Q4 為 1 電平時(shí)在下降沿觸發(fā)。因此,電路在四個(gè)時(shí)鐘脈沖加上第五個(gè)脈沖表示輸入處于電平 1。當(dāng)?shù)谖鍌€(gè)脈沖變?yōu)殡娖?0 時(shí),輸出變?yōu)殡娖?0,并在接下來(lái)的四個(gè)脈沖中保持不變。因此,輸入的頻率除以 9,如果輸入占空比為 50%,則輸出也為 50%。
如果輸入頻率不到 50%,輸出也會(huì)關(guān)閉,但幅度不會(huì)那么大。輸入和輸出占空比由以下公式關(guān)聯(lián):
DC%out = (400 + DC%in) / 9
其中 DC% out和 DC% in分別是輸出和輸入占空比,以 0% 和 100% 之間的百分比表示。因此,如果 DC% in介于 0% 和 100% 之間,則輸出占空比將介于 44.44% 和 55.56% 之間,并不比上面提到的情況差。
電路測(cè)試產(chǎn)生了如圖 2所示的示波器捕獲。4.0954MHz 振蕩器信號(hào)(底部)和 455.04kHz 輸出信號(hào)(頂部)的占空比均為 50%。
圖 2測(cè)試結(jié)果表明,輸入信號(hào)和九分頻輸出都有 50% 的占空比
如圖 3所示,可以使用另一個(gè) XOR 門構(gòu)成一個(gè)七分頻電路。如果占空比輸入為 50%,這也將產(chǎn)生 50% 的占空比輸出。
圖 3添加另一個(gè) XOR 門允許電路提供具有 50% 占空比輸出的七分頻輸出
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