用D觸發器組成分頻器

之前講過D觸發器組成音頻信號發生器，這次要說的是用D觸發器組成分頻器，有類似的地方，無非就是升級了，變複雜了一點， 但是原理還是一樣；只要弄懂晶片的工作原理就能看懂電路。小夥伴可以參考前面所講的D觸發器組成音頻信號發生器來進行對比。

這是一個用4069和4013晶片組成的兩極分頻器實驗電路。電路原理圖見圖所示。

D觸發器組成分頻器電路

電路組成

電路由非門U1A（1和2引腳）、U1B（3和4引腳）和電阻R1、電容C1等構成自激多諧振蕩器，產生時鐘信號，經過U1C非門（5和6引腳）緩衝、整形後加至U2晶片的第3腳CP1端，由U2晶片組成的兩極二分頻器，依次進行二分頻，由發光二極體LED1、LED2、LED3及其限流電阻R2、R3、R4組成電平顯示器。

工作原理

當所接輸出端為低電平時，發光二極體點亮。在兩極二分頻電路中，每一級D觸發器的D端與!Q(Q的取反，後面類似)端相連。假設U2的第3腳CP1端初始狀態為高電平時，LED1紅色發光二極體熄滅，第一腳Q1、第13腳Q2均為高電平，第2腳!Q1、第5腳D1、第11腳CP2、第12腳!Q2、第9腳D2均為低電平，黃色發光二極體LED2、綠色發光二極體LED3點亮。

當CP1端輸入端變為低電平時，紅色發光二極體LED1點亮，LED2、LED3保持點亮狀態不變。隨著時鐘信號的不斷到來，當CP1端第一次變為高電平時，LED1熄滅。

由於U2的D1端在時鐘上升沿到來前是低電平，故此時Q1翻轉到低電平狀態，!Q1翻轉到高電平狀態，LED2熄滅。由於!Q1端與CP2(第11腳)端相連，使得CP2得到上升沿信號。

由於U2的D2端（第9腳）在上升沿來之前處於低電平狀態，故Q2翻轉到低電平狀態，!Q2翻轉到高電平，LED3也熄滅。

同樣，當CP1端第二個上升沿到來之時，LED1熄滅，!Q1翻轉到低電平狀態，LED2點亮，且!Q2電平保持不變，LED3保持熄滅狀態。

當CP1端的第三個上升沿到來之時，!Q1翻轉到高電平狀態，LED2熄滅。與此同時CP2端產生上升沿時鐘信號，!Q2翻轉到低電平狀態，LED3點亮。接下來電路的狀態將不斷重複上述過程。

D觸發器組成分頻器PCB圖

電路的波形圖如下圖所示，從圖中可以看出，4013的兩個觸發器在時鐘脈衝信號上升沿到來之時進行翻轉，之後處於保持狀態。CP1端每兩個上升沿（即兩個周期）信號觸發Q1端翻轉一次，CP1端每4個上升沿（即4個周期）觸發Q2端翻轉一次。假如CP1端輸入的時鐘頻率是f,則Q1端輸出頻率為f/2，Q2端為f/4，也就是依次進行二分頻，分頻後的波形佔空比1:1的方波。

D觸發器組成分頻器方波圖

實驗提示

1.開關S1作為復位開關使用。

2.本電路只使用了1隻 4013晶片，內含兩個個D觸發器，其實還可以通過級聯的方式，串接多個觸發器，實現更多級的分頻。

3.4069晶片的空餘非門引腳，不用可不接入電路，懸空即可。

D觸發器組成分頻器PCB3D效果圖

實驗器材

D觸發器組成分頻器BOM

看完這節的知識後，如果還有不懂晶片原理等相關內容的，可參考前面所講的簡單的CMOS數字集成電路介紹裡面詳細得講述了4069晶片和4013晶片的工作原理。