频率分频模块
模块描述
把输入时钟/脉冲信号做 整数分频(/2、/4、/8…/2ⁿ),用于生成更低频的时基、扫描时钟、计数门控、PWM基准等。
原理
- 触发器分频:每级触发器 /2,级联得到 /2ⁿ
- 计数器分频:N 位二进制计数器输出各位即为不同分频比
- 可编程分频(扩展):可通过并行装载/清零逻辑实现任意 N 分频或占空比整形
接口
- CLKIN:输入时钟(可来自晶振/MCU/外部信号) * RST/CLR:复位清零(同步/异步看芯片) * DIVOUTx:多个分频输出(Q0..Qn)
- 供电:3.3V/5V(注意逻辑电平兼容)
板上设置
- 输入整形:施密特触发器(74HC14)或比较器整形(噪声边沿很常见)
- 分频选择:跳帽选择某一路 Qn 输出
- 复位:按键复位 + 上电复位 RC(保证起始相位可控)
- 指示:LED 指示某一路输出(低频可见)
电气指标(关键指标)
- 最大输入频率:与逻辑家族相关(HC/HCT/AC/LVC 差异很大)
- 分频范围:/2 至 /2ⁿ(n=8/12/14等常见)
- 输出电平:VOH/VOL、驱动能力(带载与线长)
- 抖动/相位噪声:数字逻辑本身很低;关键在输入整形与供电噪声
- 占空比:位输出通常接近 50%(但某些输出/组合逻辑会破坏占空比)
典型元器件
- 二进制计数分频器:74HC4040(12位)、74HC393(双4位)
- D触发器/分频:74HC74(/2 + 可做占空比整形)
- 高速/低压逻辑(3.3V友好):74LVC 系列(更高频、更强驱动)
- 输入整形:74HC14(施密特反相器)、LMV331/LM393(比较器整形)
- 时钟源(若模块带源):有源晶振 XO、TCXO(更稳)
使用说明
- 如果输入是“模拟/有噪声边沿”:务必先整形(HC14/比较器),否则会乱跳
- 需要严格相位起点:用 RST/CLR 控制启动时刻
- MCU 也能分频:但硬件分频更“干净”、占用资源更少,且适合高频/抗干扰
- 输出要驱动长线/多负载:优先 LVC 家族或加缓冲
关联赛题
- 时钟与定时:多路定时、门控计数、扫描显示(数码管/LED矩阵)
- 测量类:频率计、周期测量的门控/预分频
- 控制类:步进/舵机/电机控制中的基准时钟整形与分频
- 通信/编码:生成特定波特率时钟、编码器采样时基