Триггерный делитель частоты

Непременными функциональными узлами устройств счетной техники н автоматики, электронных часов и электромузыкальных инструментов являются делители частоты электрических сигналов. Широко применяют тригтерные делители частоты, на выходах которых можно получать импульсы с частотами повторения, меньшими в целое число раз частоты входного (управляющего) сигнала.

Необходимое количество последовательно включенных триггеров т зависит от требуемого максимального коэффициента деления Кмакс (см. табл. 1).

Ниже описывается один из возможных вариантов устройства на четырех симметричных транзисторных триггерах (Тг1—Тг4 на рис. 1), с помощью которого можно осуществить деление частоты в любое целое число раз от 2 до 16.

Для получения импульсов с частотами повторения, отличающимися от частоты входного сигнала не на целые октавы, с выхода устройства на входы тех или иных триггеров (в зависимости от требуемого коэффициента деления) должны поступать импульсные сигналы обратной связи. В описываемом устройстве импульсы обратной связи формирует ждущий мультивибратор ЖМВ, управляемый сигналами, поступающими на него с триггера Тг4. Цепи обратной связи образуются конденсаторами С13—С16 и выключателями В1—В4. В табл. 2 указана коммутация, обеспечивающая деление частоты в заданное число раз К, и скважность импульсов для каждого значения К, На рис. 2 для примера показаны формы сигнала на различных выходах устройства при коэффициенте деления Л= 13.

Минимальная частота повторения входных импульсов 40 Гц и максимальная — 120 кГц. Действующее значение входного синусоидального напряжения 0,6 В при частоте 1 кГц. Входное сопротивление на этой частоте около 9 кОм. Амплитуда выходных импульсов не менее 1,5 В, выходное сопротивление не более 250 Ом.

На входе устройства имеется эмит-терный повторитель (Т1) и триггер Шмитта (Т2, ТЗ), формирующий прямоугольные импульсы при любой форме входного сигнала. Выход триггера Шмитта связан со входом первого симметричного триггера Тг1.

На выходе триггера Шмитта получаются импульсы прямоугольной формы амплитудой не менее 1,5 В и скважностью приблизительно равной двум. Скважность можно изменять в некоторых пределах с помощью переменного резистора R1.

Если делитель должен работать только от источников импульсных сигналов с крутыми фронтами (например, прямоугольной формы) при амплитуде не менее 0,8 В, триггер Шмитта с эмиттерными повторителями можно из устройства исключить и подавать входной сигнал непосредственно на триггер Тг1 через конденсатор Сб. В этом случае нижняя рабочая частота делителя не ограничивается.

Все триггеры, а также ждущий мультивибратор ЖМВ, выполнены на транзисторных сборках 1ММ6.0. Триггеры Тг1—Тг4 идентичны, отличаются только емкостями конденсаторов связи С7 и С8 В устройстве применены резисторы ВС-0,125, МЛТ-0,25, керамические конденсаторы КМ, КЛС и электролитические конденсаторы фирмы Тесла. При необходимости работать от источника синусоидального сигнала с частотой ниже 40 Гц, емкости конденсаторов С2 и С4 нужно увеличить. Если же частота входного сигнала всегда будет не ниже 20 кГц, эти конденсаторы также могут быть керамическими (КМ, КЛС), емкостью 0,01— 0,1 мкФ (оптимальная емкость определяется экспериментально).

Делитель смонтирован на печатной плате размером 55X185 мм из фольги-рованного гетинакса толщиной 2 мм. Переменный резистор R1 и тумблеры В1—В4 установлены отдельно.

Налаживают устройство следующим образом. На его вход подают синусоидальный сигнал напряжением 1 В частотой 1 кГц и, наблюдая на экране осциллографа форму напряжения на выходе 1, подбирают такое сопротивление резистора R2, при котором получаются полупериоды прямоугольного напряжения примерно одинаковой длительности; точную регулировку производят переменным резистором R1. Может встретиться необходимость подобрать емкости конденсаторов С13—С16. Коэффициент деления проверяют по осциллографу в трех точках диапазона рабочих частот. Подключив осциллограф к одному из выходов из числа 3—9 (в зависимости от заданной частоты деления), ручкой Частота развертки осциллографа добиваются устойчивого изображения одной прямоугольной волны. После этого вход осциллографа переключают на выход 1 делителя и считают число прямоугольных волн, которое и будет соответствовать коэффициенту деления.

Тщательным подбором емкости конденсатора С 10 максимальную частоту можно увеличить; при этом нужно убедиться в том, что устойчивость работы делителя на низшей частоте не нарушилась.

Работоспособность делителя сохраняется при снижении напряжения питания до 5 В.

При использовании описанного устройства в качестве пятноктавного делителя частоты для ЭМИ надобность в ждущем мультивибраторе, конденсаторах обратной связи С13— С16 и выключателях В1—В4 отпадает. Сигналы на клавиатуру и манипуляторы снимают с выходов 1-9 .