Digitaltechnik

Frequenzteiler

In diesem Beitrag zeigen wir Dir, wie du Flipflops zum Teilen von Frequenzen verwenden kannst. Los geht’s!

Teilerverhältnis

Frequenzteiler sind digitale Schaltungen. Wie du vielleicht anhand des Namens schon vermuten kannst, ist ihre Funktion, eine bestimmte Frequenz eines Signales auf ein bestimmtes Verhältnis herunterzuteilen. Dieses Verhältnis wird auch als Teilerverhältnis V bezeichnet.

fE ist die Eingangsfrequenz und fT die geteilte Ausgangfrequenz. Speicher-Flipflops erzeugen auf das Eingangssignal bezogen die halbe Frequenz, damit sind Zähler also auch Frequenzteiler. Sie können synchron oder asynchron gesteuert werden.

Bei den Dualzählern gibt es folgende Abhängigkeit des Teilerverhältnisses von der Anzahl n der Flipflops.

Die maximale Eingangsfrequenz f E hängt von der Signallaufzeit  ab:

Frequenzteiler Formeln
Teilerverhätnis berechnen

Baustein

Frequenzteiler können aus einzelnen T-Flipflops aufgebaut werden. Dabei erzeugt ein einzelnes T-Flipflop ein Teilerverhältnis von 2:1 Zwei Flipflops ergäben somit ein Verhältnis von 4:1 usw.

Teilerverhältnis
Teilerverhältnis

Hier oben sehen wir beispielsweise einen 8:1-Teiler aus 3 T-Flipflops. Dabei wird das negierte Output  als Input wieder in den T-Flipflop eingeführt.

Das Impulszeitdiagramm sieht wie folgt aus:

8:1 Frequenzteiler
8:1 Teiler

Wie hier gut erkennbar ist, halbiert sich die Frequenz mit jedem Flip Flop noch einmal.

Es sind allerdings nicht nur geradzahlige Teilerverhältnisse von 2 realisierbar. Mit geeigneten Zusatzschaltungen sind auch andere Varianten möglich.

Hier sehen wir beispielsweise einen 3:1, einen 5:1 und einen 13:1 Teiler.

Variationen Frequenzteiler
Varianten Frequenzteiler

Diesmal bestehen die Frequenzteiler allerdings aus JK-Flip-Flops. Wie zu erkennen ist, wird die ungerade Teilerzahl durch eine Rückführung des Outputs   des letzten Flipflops erreicht.

Grundsätzlich kannst du dir folgendes Schaltungsprinzip für die Frequenzteiler mit einem Teilerverhältnis von 2n : 1  und folgendes Schaltprinzip für die Frequenzteiler mit einem Teilerverhältnis von (2N +1) merken.

Schaltungsprinzip
Schaltungsprinzip

Beispiel

Schauen wir uns doch noch ein konkretes Beispiel an. Hier sehen wir einen 10:1 Teiler. Dieser besteht aus einem 2:1 Teiler am Anfang und einem 5:1 Teiler, der sich aus drei T-Flipflops, einem ODER-Gatter und zwei UND-Gattern zusammensetzt.

10:1 Teiler
10:1 Teiler

Perfekt! Digitale Frequenzteiler sind vielfältig einsetzbar. Man findet sie beispielsweise in Rechnern, in Messgeräten und in Rundfunk- und Fernsehgeräten.

Jetzt weißt du was Frequenzzähler sind und hast einige Beispiele dazu gesehen. Außerdem kannst du sie nun selbst darstellen!

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