In diesem Beitrag zeigen wir Dir, wie du Flipflops zum Teilen von Frequenzen verwenden kannst. Los geht’s!
Inhaltsübersicht
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 fE hängt von der Signallaufzeit ab:
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.
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:
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.
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.
Studyflix vernetzt: Hier ein Video aus einem anderen Bereich
Frequenzteiler 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.
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!
Frequenzteiler — häufigste Fragen
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Frequenzteiler — häufigste Fragen
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Was ist ein einfacher Frequenzteiler?Man verwendet meist ein einzelnes T‑Flipflop, das bei jeder Taktflanke seinen Ausgang umschaltet und so die Eingangsfrequenz halbiert. Damit entsteht aus
eine Ausgangsfrequenz 
. Eine Kaskade aus mehreren Flipflops teilt entsprechend weiter.
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Wie kann man die Frequenz einstellen?Man stellt die Frequenz bei einem Frequenzteiler ein, indem man das Teilerverhältnis
der Schaltung festlegt. Bei einer Kette aus T‑Flipflops wählt man dafür die Anzahl der Flipflops, weil jede Stufe nochmals halbiert. Zum Beispiel ergibt eine Kette aus drei T‑Flipflops ein 
-Teilerverhältnis.
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Wie liest man im Impulszeitdiagramm die Frequenz an den Flipflop-Ausgängen ab?Man liest die Frequenz im Impulszeitdiagramm ab, indem man zuerst die Periodendauer
eines Ausgangssignals als Abstand zweier gleicher Flanken misst und dann 
verwendet. Alternativ zählt man, wie viele Eingangstakte zwischen zwei Umschaltungen am Ausgang liegen. Jede Flipflop-Stufe verdoppelt die Periodendauer.
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Wie funktioniert die Rückführung bei einem Frequenzteiler mit ungeradem Teilerverhältnis?Die Rückführung bei einem Frequenzteiler mit ungeradem Teilerverhältnis funktioniert, indem man einen Ausgang des letzten JK‑Flipflops über Zusatzlogik auf frühere Eingänge zurückwirken lässt und den Zählerlauf nach einer bestimmten Zustandsfolge wieder auf den Startzustand bringt. Dadurch durchläuft die Schaltung nur eine ungerade Anzahl von Zuständen pro Ausgangsperiode.
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Digitalschaltungen verstehen
Frequenzteiler gehören zu den Digitalschaltungen und sind ein wichtiges Beispiel für das Arbeiten mit Taktsignalen und Flipflops. Wer sich mit Digitalschaltungen beschäftigt, ordnet logische Gatter, Zähler und Speicherbausteine zu ganzen Schaltungen ein. So wird klar, wie einzelne Bauteile zusammenarbeiten und wie aus einfachen Signalen feste Schaltfolgen entstehen. Im Informatikbereich findest du passende Videos zu diesem und verwandten Themen.