Построение делителей частоты с произвольным коэффициентом деления

Как было отмечено ранее, счётчики с успехом могут выполнять роль делителя частоты, осуществляющего деление на целую степень двойки. На практике часто возникает ситуация, когда необходимо осуществить деление частоты на число, которое степенью двойки не является. Возможные решения данной проблемы описаны ниже.

Четырехразрядный счетчик считает только до пятнадцати. Чтобы он считал до двух надо сбросить счетчик, как только он перейдет в состояние 0011. Для этого первый и второй разряд подаем через элемент И на вход асинхронного сброса счетчика (см. рис. 27). Согласно этому методу задача будет решена не совсем корректно, т.к. фактически счетчик досчитывает до трех и это видно на временной диаграмме (см. рис. 28). Но на самом деле в состоянии 0011 счетчик находится пренебрежительно мало времени (порядка нескольких наносекунд), т.к. этого промежутка времени хватает для сброса счетчика. На диаграмме рис. 28 сигнал reset соответствует тому сигналу, который сбрасывает счетчик.

Выше уже упоминалось, когда рассматривались схемы асинхронных счетчиков, что эти «ложные» состояния могут вносить ошибку в работу устройства на больших частотах, поэтому если у счетчика есть вход синхронного сброса, то лучше использовать его для наших целей. Синхронный сброс очищает счетчик при следующем синхроимпульсе. В случае, когда нам необходимо досчитать до двух, мы соединяем выход второго разряда с входом синхронного сброса. Временная диаграмма счетчика в этом случае приведена на рис. 29.

Рис. 27 Схема счетчика, считающего до двух

Рис. 28 Временная диаграмма счетчика считающего до двух с использованием асинхронного входа

Рисунок 29. Временная диаграмма счетчика считающего до двух с использованием входа синхронного сброса

Если внимательно изучить временные диаграммы на рис. 28 и 29, то можно заметить, что на выходе второго разряда счетчика (q1) частота с периодом втрое большим, чем у тактового сигнала, т.е. частота в три раза меньше тактовой. Таким образом, мы получили делитель частоты на три. Напомним, что в функции счетчика входит деление частоты, его выходы делят тактовую частоту по степеням двойки, т.е. первый делит на два, второй – на четыре и т.д.

Схема счётчика, считающего до пяти обсуждается ниже. При использовании входа асинхронного сброса, необходимо поступить аналогично предыдущему случаю, счетчик должен досчитать до шести и сброситься. Схема приведена на рис. 30, временная диаграмма на рис. 31.

Если использовать вход синхронного сброса, то на этот вход необходимо подать
q₀⋅ q₂, временная диаграмма для этого случая представлена на рис. 32.

Рис. 30 Схема счетчика, считающего до пяти

Рис. 31 Временная диаграмма счетчика считающего до пяти с использованием входа асинхронного сброса

Рис. 32 Временная диаграмма счетчика считающего до пяти с использованием входа синхронного сброса

В режиме счета до пяти счетчик делит тактовую частоту на шесть.