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CD4013整理资料.docx

1、在电子技术中,N/2(N 为奇数)分频电路有着重要的应用,对一个特定的输入频率,要经N/2 分频后才能得到所需要的输出,这就要求电路具有 N/2 的非整数倍的分频功能。CD4013 是双 D 触发器,在以 CD4013 为主组成的若干个二分频电路的基础上,加上异或门等反馈控制,即可很方便地组成 N/2 分频电路。中文名:CD4013构 成: 两个相同的相互独立数据型触发器数据输入端:1D、2D;直接置位端:1SD 、2SD目录. 1 结构组成. 2 引脚图. 3 CD4013 真值表. 4 工作原理. 5 N/2 分频电路. 6 特性结构组成:CD4013 由两个相同的、相互独立的数据型触发器

2、构成。每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和 Q 及 Q 输出。此器件可用作移位寄存器,且通过将 Q 输出连接到数据输入,可用作计数器和触发器。在时钟上升沿触发时,加在 D 输入端的逻辑电平传送到 Q输出端。置位和复位与时钟无关,而分别由置位或复位线上的高电平完成。引脚图:1D、2D:数据输入端1CP、2CP:时钟输入端 1Q、2Q:原码输出端 1 /Q、2 /Q:反码输出端1SD、2SD:直接置位端1RD、2RD:直接复位端VDD:电源正VSS:地CD4013真值表CD4013 有两个 D 触发器,一个 D 触发器有 6 个端子:2 个输出,4 个控制。4 个控制分别是 R、S、CP

3、、D。1)R 和 S 不能同时为高电平。2)当 R 为 1、S 为 0 时,输出 Q 一定为 0,因此 R 可称为复位端。3)当 S 为 1、R 为 0 时,输出 Q 一定为 1。4)当 R、S 均为 0 时,Q 在 CP 端有脉冲上升沿到来时动作,具体是 Q=D,即若 D 为 1则 Q 也为 1,若 D 为 0 则 Q 也为 0。RD(复位端) SD(置位端)Q(输出端)1 0 00 1 10 0 D1 1 x工作原理设电路初始状态均在复位状态,Q1、Q2 端均为低电平。当 fi 信号输入时,由于输入端异或门的作用(附表是异或门逻辑功能表 ),其输出还受到触发器 IC2 的 Q2 端的反馈控

4、制(非门 F2 是增加的一级延迟门,A 点波形与 Q2 相同) 。在第 1 个 fi 时钟脉冲的上升沿作用下,触发器 IC1、IC2 均翻转。由于 Q2 端的反馈作用使得异或门输出一个很窄的正脉冲,宽度由两级 D 触发器和反相门的延时决定。当第 1 个 fi 脉冲下跳时,异或门输出又立即上跳,使 IC1 触发器再次翻转,而 IC2 触发器状态不变。这样在第 1 个输入时钟的半个周期内促使 IC1 触发器的时钟脉冲端 CL1 有一个完整周期的输入,但在以后的一个输入时钟的作用下,由于 IC2 触发器的 Q2 端为高电平,IC1 触发器的时钟输入跟随 fi 信号( 反相或同相)。本来 IC1 触发

5、器输入两个完整的输入脉冲便可输出一个完整周期的脉冲,现在由于异或门及 IC2 触发器 Q2 端的反馈控制作用,在第 1 个 fi 脉冲的作用下得到一个周期的脉冲输出,所以实现了每输入一个半时钟脉冲,在 IC1 触发器的 Q1 端取得一个完整周期的输出。N/2分频电路图 3 是 5/2 分频电路。 IC1、IC2、IC3 三级 D 触发器级联为 8 分频电路,电容 C 起滤波作用,输出信号 fo 从 IC2 的 Q2 端输出。电路中有 Q1、Q3 两个反馈控制。从图 4 工作波形可知,Q1 的反馈信号中每两个反馈信号中就有一个受到 Q3 反馈波形的影响,所以在A 点仅能形成几百毫微秒宽的脉冲。由

6、于电容 C 的作用,Q1 的反馈信号(即一窄脉冲)被滤除掉,如图 4 波形 A 的虚线所示。最后在 Q2 端输出 fo 信号。fo 每变化一个周期,对应于输入信号 fi 的两个半周期,即 fo 的频率为 fi 的 2/5。图 5 是 7/2 分频电路。该电路与图 3 相似,区别在于电路中一个反馈信号在图 3 中是从 Q1 端引出的,而图 5 是从 Q2 端引出的,fo 信号从 Q2 端输出。电路有 Q2、Q3 两级反馈,由于 Q2 反馈信号受 Q3 反馈的影响,在 A 点仅能形成几百毫微秒宽的窄脉冲,此窄脉冲被电容 C 滤除掉,因此 Q2 反馈不起作用,电路实际上只有一个 Q3 反馈,因而使得

7、 fo 输出信号每变化一个周期,对应于 fi 输入信号的三个半周期,即 fo 的频率为 fi 的2/7。其工作波形如图 6 所示。上面介绍的 N/2 分频电路仅限于 N7,当 N7 时,可根据分频 N 值的大小,相应增加二分频级数,并恰当引接反馈信号走线,便可得到 N7 的分频电路。下面仅介绍一例9/2 分频电路,如图 7 所示。图 8 是其工作波形。IC1IC4 四级 D 触发器组成 16 分频电路,fo 信号从 Q3 输出,电路有 Q1、Q4 两级反馈。其工作原理与上述有关分频电路相似,波形图上 A 点虚线脉冲表示为电容 C 滤除掉的 Q1 反馈信号。从图 8 中可知,只要 fi 输入四个

8、半周期的 时钟信号,就输出一个周期信号 fo,即 fo 的频率为 fi 的 2/9。特性从以上几个 N/2 分频电路可得到如下几个特性:1.电路工作原理是,在第 n 个周期,末级两分频器的输出为高电平时,输入时钟脉冲的上升沿使分频电路工作;在第 n+1 个周期,末级两分频器的输出为低电平时,输入时钟脉冲的下降沿使分频电路工作。2.电路采用的是异步触发形式,各触发器的初始状态不会影响到分频的功能。如果要求初始状态为“0”状态,可以将 D 触发器的复位端 R 引出,接至复位控制电路。3.输入信号 fi 的最高工作频率 fimax 除受到 CMOS 元件 fM 的限制外,还受到 D 触发器、反馈门翻转延迟和电容 C 滤波频率特性的影响,所以应尽可能提高 fi 的值。一般情况下,最高工作频率 fimax 在几百千赫以下。用 CD4013 双 D 触发器做的脉冲 4 分频器

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