分頻器

　　分頻器(除頻器)是一種可以把輸入信號(hào)的頻率{\displaystyle f_{in}}f_{{in}}作如下處理，使得輸出信號(hào)的頻率{\displaystyle f_{out}}f_{{out}}滿足如下關(guān)系的電路：

　　{\displaystyle f_{out}={\frac{f_{in}}{n}}}f_{{out}}={\frac{f_{{in}}}{n}}

　　其中{\displaystyle n}n是整數(shù)。鎖相環(huán)頻率合成器可利用分頻器產(chǎn)生多個(gè)與基準(zhǔn)參考頻率有相同精度和穩(wěn)定度的頻率信號(hào)。分頻器主要分為模擬分頻器和數(shù)字分頻器兩大類。

模擬分頻器

再生分頻器

　　再生分頻器又稱米勒分頻器，是由羅杰·勒魯瓦·米勒（Roger Leroy Miller）發(fā)明，可以輸入信號(hào)和來自混頻器的反饋信號(hào)混合。

　　其中反饋信號(hào)為{\displaystyle f_{in}/2}f_{{in}}/2。這種分頻器的混頻器輸出端會(huì)包含不同頻率{\displaystyle f_{in}/2}f_{{in}}/2、{\displaystyle 3f_{in}/2}3f_{{in}}/2的和，而低通濾波器（LPF）會(huì)濾除較高頻率，然后將頻率{\displaystyle f_{in}/2}f_{{in}}/2放大并作為反饋輸入混頻器。

　　穩(wěn)態(tài)檢測(cè)似乎非常容易，不過啟動(dòng)電路是較為復(fù)雜的。為了創(chuàng)建平穩(wěn)的1/2頻率反饋，半頻時(shí)的放大器增益必須大于單位頻率時(shí)，而相移也必須是{\displaystyle 2{pi}}2{pi}的整數(shù)倍。

注入鎖定分頻器

　　有小量高頻信號(hào)輸入的自激振蕩器與其輸入信號(hào)保持一致。這種分頻器在電視的發(fā)展中是非常重要的，被稱為注入鎖定分頻器（injection locked frequency divider，ILFD）是一種工作方式與注入鎖定振蕩器類似的分頻器。注入鎖定分頻器的輸入信號(hào)頻率是自激振蕩器的自激振蕩頻率的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。當(dāng)這種分頻器的功率低于帶寬靜態(tài)分頻器或基于觸發(fā)器的分頻器時(shí)，缺點(diǎn)是其同步范圍小。

　　ILFD的同步范圍與振蕩器的振蕩回路質(zhì)量因數(shù)Q成反比，而在集成電路設(shè)計(jì)中，因?yàn)檫@一特性，ILFD對(duì)工藝變異較為敏感。因此，為了確保驅(qū)動(dòng)電路（例如壓控振蕩器）的調(diào)諧范圍一直處于ILFD的輸入同步范圍中，必須要多加注意。

數(shù)字分頻器

　                              3個(gè)T觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的除8分頻器

　　                           主從觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的除2分頻器

　　將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍分頻可利用扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。扭環(huán)形計(jì)數(shù)器是一種移位寄存器網(wǎng)絡(luò)，由輸入信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)，最后一個(gè)移位寄存器的輸出接回到第一個(gè)移位寄存器的輸入，而輸出信號(hào)出自于移位寄存器輸出的組合。例如，一個(gè)除6分頻器可以由一個(gè)3位扭環(huán)形計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。每個(gè)移位寄存器的有效值是000、100、110、111、011以及001，這一模式不斷重復(fù)，循環(huán)開始時(shí)由輸入信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步。如果使用更多的移位寄存器構(gòu)成扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，就可以實(shí)現(xiàn)更大的除數(shù)。

　　實(shí)現(xiàn)2n整數(shù)分頻，我們可以使用簡單的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并將輸入信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)。最低有效輸出位輪換的速率是輸入速率的1/2，緊接其后的第二位的速率是其速率的1/4，第三位的速率是其速率的1/8，以此類推。觸發(fā)器方案是實(shí)現(xiàn)整數(shù)分頻的經(jīng)典方法。這種分頻是通過使頻率和相位與來自溫度等環(huán)境變化的信號(hào)源保持一致的方式實(shí)現(xiàn)的。最簡單的配置是串接觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)除2。例如，3個(gè)串接觸發(fā)器的電路可以實(shí)現(xiàn)除8。通過在觸發(fā)器串接電路上附加邏輯門，可以實(shí)現(xiàn)其他的分頻比。利用集成電路邏輯家族中的單片可以實(shí)現(xiàn)一些常用的分頻比。

混合信號(hào)分頻

　　（分類：異步時(shí)序邏輯電路）

　　D觸發(fā)器方案是實(shí)現(xiàn)整數(shù)分頻的經(jīng)典方法。這種分頻是通過使頻率和相位與來自溫度等環(huán)境變化的信號(hào)源保持一致的方式實(shí)現(xiàn)的。最簡單的配置是串接D觸發(fā)器，每個(gè)D觸發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)除2。例如，3個(gè)串接觸發(fā)器的電路可以實(shí)現(xiàn)除8。使用更復(fù)雜的配置可以實(shí)現(xiàn)奇數(shù)分頻，如除5，而經(jīng)典的邏輯芯片也可以實(shí)現(xiàn)類似的分頻功能，如標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)7456、7457、74292以及74294。（參見7400系列集成電路列表）

小數(shù)分頻器

　　主條目：雙模前置分頻器

　　小數(shù)分頻器可以利用一個(gè)除n分頻器和一個(gè)除n+1分頻器實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方法很多，但基本上都遵循吞脈沖原理，即在分頻周期中利用某些方法使某幾個(gè)周期少計(jì)數(shù)若干個(gè)，這樣在總體上就能使計(jì)數(shù)周期的平均分頻比為小數(shù)。[2]利用模數(shù)控制器，模數(shù)n在兩個(gè)除數(shù)取值間切換，這樣壓控振蕩器（VCO）的振蕩頻率就會(huì)在兩個(gè)鎖定頻率間交替切換。VCO會(huì)穩(wěn)定在兩個(gè)鎖定頻率的平均頻率。通過改變分頻器頻率在兩個(gè)分頻除數(shù)值上所停留時(shí)間的百分比，可以精確地選擇鎖定VCO的頻率。

ΔΣ小數(shù)分頻器

　　如果除n和除n+1行為的順序發(fā)生是周期性的，VCO的輸出除所需頻率外還會(huì)有寄生信號(hào)。ΔΣ小數(shù)分頻器可以解決這個(gè)問題，解決方法是對(duì)n和n+1進(jìn)行隨機(jī)化選擇，同時(shí)保持時(shí)均比。

應(yīng)用

　　分頻器的應(yīng)用非常廣泛，在數(shù)字鐘、計(jì)算機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)、雙排鍵電子琴、步進(jìn)馬達(dá)[2]以及測(cè)量工具頻率計(jì)數(shù)器中都有應(yīng)用。

限制

　　一般的分頻器能在100 MHz（108 Hz）的頻率下工作，最快的電路能工作在1011 Hz的頻率，而飛秒激光頻率梳可得到數(shù)量級(jí)為1015 Hz的頻率。

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