Digitale Schaltungstechnik/ Frequenzteiler/ Puls/Pausen Verhältnis

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Titelseite
  1. Frequenz
  2. Frequenzteiler
  3. Puls/Pausen Verhältnis des Ausgangssignals

Definition[Bearbeiten]

Tastgrad[Bearbeiten]

MFrey Frequenz 0.5hz 003.svg

Der Tastgrad (Englisch Duty-Cycle) ist definiert als

Tastgrad =

wobei

Impulsdauer
Periodendauer

Üblicherweise wird der Tastgrad in Prozent angeben und kann zwischen 0% und 100% liegen.

Puls/Pausenverhältnis[Bearbeiten]

V =

wobei

Puls/Pausenverhältnis
Impulsdauer
Pausendauer

Das Puls/Pausenverhältnis wird oft als Verhältnis dargestellt. Beispiel: Ein Tastgrad von 50% entspricht einem Puls/Pausenverhältnis von 1:1

Der Tastgrad sollte nicht mit dem Puls/Pausenverhältnis verwechselt werden.

Taktverhältnis bei 2n:1 Frequenzteilern[Bearbeiten]

Betrachten wir den Tastgrad bei einem 2n Teilverhältnis:

Der Tastgrad ist 50%, d.h. die Pause ist genau so lang wie der Impuls.

Taktverhältnis bei 2n:1[Bearbeiten]

Betrachten wir ein beliebiges Taktverhältnis (hier 1:6) ist das Verhältnis anders:

Freq Divider mod 6 001.svg

Impulse Mod 6.svg

In diesem Beispiel hat ist die Pause drei Zeiteinheiten lang und der Puls zwei Zeiteinheiten.

Aus verschieden Gründen kann ein Puls/Pausenverhältnis von 1:1 (Tastgrad 50%) explizit gewünscht sein. Wenn das der Fall ist, kann es so realisiert werden:

Freq Divider mod 6 002.svg

Also zuerst wird die Frequenz 3:1 geteilt und dann 2:1. Das ergibt ebenfalls 6:1, jedoch ist nun das Puls/Pausen Verhältnis 1:1, also der Tastgrad 50%.

Impulse Mod 6 002.svg

Erklärungen[Bearbeiten]

Die Abbruchbedingung wird anderes angehängt. Die Abbruchbedingung wird "verschoben" damit am Ausgang ein "nacktes" d.h. beschaltetes T-Fliflop steht. Ein T-Flipflop ohne weitere Beschaltung sorgt bei periodischer Ansteuerung automatisch für ein Puls-Pausenverhältnis von 1:1.

Wichtig ist auch noch: Beim letzten FF muss der Reset weg.

Bei ungeraden Teilverhältnissen ist auf diese Art kein Puls/Pausenverhältnis von 1:1 möglich.

Takt Verhältnis bei n:1 Frequenzteilern[Bearbeiten]

Betrachten wir die Tabelle eines 5:1 Frequenzteilers:

Dez Clk QC QB QA R
0 / 0 0 0 0
1 / 0 0 1 0
2 / 0 1 0 0
3 / 0 1 1 0
4 / 0 0 0 0
5 / 1 0 1 1
6 / 1 1 0 X
7 / 1 1 1 X

Im nächsten Schritt müssen wir das Clk Signal uns näher ansehen:

Dez Clk QA QB QC R fout
0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0
1 0 1 0 0 0
1 1 1 0 0 0
2 0 0 1 0 0
2 1 0 1 0 0
3 0 1 1 0 0
3 1 1 1 0 0
4 0 0 0 0 0
4 1 0 0 0 0
5 0 1 0 1 1
5 1 1 0 1 1
6 0 0 1 1 X
6 1 0 1 1 X
7 0 1 1 1 X
7 1 1 1 1 X

jetzt können wir das gewünschte Ausgangssignal in einer weiteren Spalte festlegen:

Dez Clk A B C R fout
0 0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 1
1 0 1 0 0 0 1
1 1 1 0 0 0 1
2 0 0 1 0 0 1
2 1 0 1 0 0 0
3 0 1 1 0 0 0
3 1 1 1 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0
4 1 0 0 0 0 0
5 0 1 0 1 1 0
5 1 1 0 1 1 0
6 0 0 1 1 X X
6 1 0 1 1 X X
7 0 1 1 1 X X
7 1 1 1 1 X X

Betrachten wir das Ganze nun als Wahrheitstabelle und als abhängig von Clk, A, B und C ist es eine simple Aufgabe.

fout A Clk A Clk A Clk A Clk
C B 1 1 1 1
C B 1 0 0 0
C B X X X X
C B 0 0 0 0

auch 2n:1 ließe sich so realisieren, aber das wäre natürlich aufwendiger und deshalb nicht sinnvoll. Mit dieser Methode lässt sich nun ein beliebiges Teilverhältnis realisieren.