Articol publicat in revista Tehnium 11/76
De obicei, la etalonarea sau calibrarea unui emițător sau receptor se folosesc armonicele unui cuarț de 100 kHz sau mai mic. Cum un cristal cu frecvența așa de joasă este mai greu de procurat, se recurge la o altă soluție: divizarea unei frecvențe mai mari. Cu ajutorul circuitelor logice se poate obține un raport mare de divizare, montajul avînd un gabarit mult redus față de circuitele realizate cu componente discrete. Dar cea mai mare utilizare a divizoarelor se găsește la proiectarea sintetizoarelor de frecvență.
Elementul esențial al unui divizor este circuitul basculant bistabil. În fig. 1a se dă un circuit basculant bistabil simplu, realizat cu porți ȘI-NU (1/2 CDB 400 E). Circuitul are două intrări de comandă și două ieșiri. Intrările R (reset) și S (set), care se mai numesc și «clear» și «preset», sînt considerate intrări de comenzi asincrone, întrucît ieșirea se modifică imediat ce se modifică una dintre intrări.
Pentru porțile prezentate, notațiile 0 și 1 în tabelul de adevăr reprezintă în logică pozitivă tipic 0,2 și, respectiv 3,3 V. Din tabelul 1b ies în evidență cele patru stări distincte. Deoarece Q este inversul lui Q, ori de cîte ori R=S=0, starea Q=Q=0 nu este permisă.
Fig 2a prezintă un circuit R—S realizat cu porți SAU-NU (1/2 CDB 402 E). Din tabelul de adevăr 2b se vede că pentru R=1, S=0 și S=1, R=0, ieșirile sînt identice cu cele ale circuitului din fig. 1a.
Diferențele reprezintă rezultatul deosebirilor dintre funcțiile logice realizate de circuitele ȘI-NU și SAU-NU. Și în acest caz, starea R=S=1, Q=Q=0 nu este permisă.
Acest circuit, după cum s-a arătat, este limitat numai la un mod de oprire asincron. Adesea este necesar să existe o intrare de tact la bistabil, astfel ca dispozitivul să poată funcționa simultan (sincron) cu toate celelalte dispozitive ale unui sistem.
Aceasta a fost o cerință care a dus la realizarea altor tipuri de bistabile mult mai necesare. Unul dintre multiplele tipuri și cel mai folosit în același timp este circuitul basculant bistabil «master-slave» de tipul J—K (fig. 3). Acesta este format din două circuite de felul celor din fig 1, conectate în serie. Primul este denumit «master», iar al doilea «slave». Acest circuit are două intrări de date J și K și una de tact T.
Tabela de adevăr (fig. 3b) arată că toate patru stările posibile ale intrării generează stări diferite la ieșire. Tabela este identică cu cea a circuitului basculant bistabil de tip R—S (J=S, K=R), cu o excepție: a patra condiție este J=K=1. Cînd această condiție de intrare există și bistabilului i se aplică impulsul de tact, ieșirea își modifică starea. În fig. 3c se dă o tabelă de semnale de stări. Dacă se cunoaște starea Qn anterioară tactului și se dorește să se obțină o ieșire Qn+1 după impulsul de tact, se poate urmări ce nivele sînt necesare la intrările J și K.
Sînt unele circuite basculante bistabile care au mai multe intrări J și mai multe intrări K legate între ele prin porți interne, care duc la eliminarea porților externe în multe aplicații. Un astfel de circuit este conținut de capsula CDB 472 E.
În fig 4 se dă un divizor prin 2, foarte simplu, obținut dintr-un circuit basculant bistabil de tipul celui amintit mai sus. După cum se poate vedea, toate intrările J și K au fost conectate la nivel logic «1», iar frecvența de divizat se aplică la intrarea de tact T.
În continuare vor fi descrise cîteva divizoare de frecvență. Fig. 5 prezintă un divizor cu 3, realizat cu cele două circuite basculante bistabile din capsula CDB 473 E. Legătura de reacție dintre ieșirea Q a celui de al doilea bistabil și intrarea J a primului stabil face ca la ieșirea Q2 să apară nivel logic «1» din trei în trei perioade ale frecvenței de intrare fo. Intrările de tact sînt conectate împreună la intrare unde se aplică frecvența de divizat.
De asemenea, intrările K1 și K2 sînt conectate permanent la nivel logic «1».
Se presupune că în starea inițială cele două bistabile au fost aduse la zero (ieșirile Q1 și Q2 au nivel «0», iar Q1 și Q2 nivel «1»). La primul impuls negativ (semiperioada negativă) care apare la intrare comută CBB1 și la ieșirea Q1 apare nivel logic «1».
CBB2 nu comută deoarece intrarea J2 avea nivel logic «0» (de la Q1). Condițiile de comutare ale unui bistabil J—K «master-slave» se pot urmări pe tabela de stări din fig 3c.
La al doilea impuls negativ (a 2-a semiperioadă negativă) comută și CBB1 și CBB2 (CBB1 revine în starea «0», iar CBB2 trece în starea «1»).
În acest caz, Q1 are nivel logic «0» și Q2 nivel logic «1». Ca urmare, J1 este la nivel «0» și J2 tot la nivel «0».
Examinînd tabela de stări (fig. 3c), se poate vedea că J=0 și K=1 se află în poziția 1 și poziția 3(X=0 sau 1). În acest caz, tranziția se face în starea 0(Q=0), indiferent dacă înaintea sosirii impulsului de tact starea bistabilului a fost «0» sau «1». Deci, CBB1 rămîne în starea «0» și CBB2 comută din starea «1» în «0».
Astfel, după al treilea impuls de tact (3 perioade ale frecvenței fo), ciclul se repetă.
În fig. 6 se dă un divizor cu 5 realizat cu un circuit CDB 473 și unul CDB 472 E. Funcționarea se poate urmări la fel ca mai sus, cu ajutorul tabelei de adevăr și de stări a unui circuit basculant bistabil.
În fig. 7 se dă un divizor cu 10 realizat cu o altă capsulă, CDB 493 E, ce conține patru bistabili JK «master-slave». Cu acest tip de capsulă se poate realiza și un divizor cu 14, ca acela din fig. 8. Circuitele ȘI-NU se pot lua dintr-o capsulă de tipul celor prezentate în articolele trecute.
După cum am menționat, divizoarele se folosesc foarte mult la realizarea sintetizoarelor de frecvență. În fig. 9 se poate urmări un divizor reglabil de la 1 la 10 și care se va folosi în schema sintetizorului. Fiind realizat numai cu două capsule integrate, divizorul se poate folosi cu succes la calibrarea sau etalonarea aparaturii de emisie-recepție.
Cu ajutorul comutatorului K se selectează numărul dorit pentru divizarea frecvenței fo. Presupunem că dorim o divizare cu 2. Pentru aceasta se trece comutatorul pe poziția 2. Presupunem că la început numărătorul CDB 490 E se află în starea «0». Deci ieșirile decodificatorului CDB 442 E vor avea nivel logic «1», cu excepția ieșirii nr. 1, care are nivel «0». La apariția impulsului nr. 1, starea «0» apare la ieșirea 2.
La apariția la intrare a celei de-a doua semiperioade negative, ieșirea 2 are tendința de a trece în starea «1». Dar la apariția frontului pozitiv de la ieșire se transmite, către intrările 2 și 3 ale circuitului CDB 490 E, un impuls pozitiv care-l aduce la zero. Începînd cu perioada a treia a frecvenței, ciclul se repetă. La fel se întîmplă și atunci cînd comutatorul K se mută pe altă poziție. Ieșirea divizoare prin 10 se lasă separat, deoarece nu mai este necesară aducerea la zero după 10 perioade, aceasta făcîndu-se automat.
