分頻器

　　分頻器(除頻器)是一種可以把輸入信號的頻率{\displaystyle f_{in}}f_{{in}}作如下處理，使得輸出信號的頻率{\displaystyle f_{out}}f_{{out}}滿足如下關(guān)系的電路：

　　{\displaystyle f_{out}={\frac{f_{in}}{n}}}f_{{out}}={\frac{f_{{in}}}{n}}

　　其中{\displaystyle n}n是整數(shù)。鎖相環(huán)頻率合成器可利用分頻器產(chǎn)生多個與基準(zhǔn)參考頻率有相同精度和穩(wěn)定度的頻率信號。分頻器主要分為模擬分頻器和數(shù)字分頻器兩大類。

模擬分頻器

再生分頻器

　　再生分頻器又稱米勒分頻器，是由羅杰·勒魯瓦·米勒（Roger Leroy Miller）發(fā)明，可以輸入信號和來自混頻器的反饋信號混合。

　　其中反饋信號為{\displaystyle f_{in}/2}f_{{in}}/2。這種分頻器的混頻器輸出端會包含不同頻率{\displaystyle f_{in}/2}f_{{in}}/2、{\displaystyle 3f_{in}/2}3f_{{in}}/2的和，而低通濾波器（LPF）會濾除較高頻率，然后將頻率{\displaystyle f_{in}/2}f_{{in}}/2放大并作為反饋輸入混頻器。

　　穩(wěn)態(tài)檢測似乎非常容易，不過啟動電路是較為復(fù)雜的。為了創(chuàng)建平穩(wěn)的1/2頻率反饋，半頻時的放大器增益必須大于單位頻率時，而相移也必須是{\displaystyle 2{pi}}2{pi}的整數(shù)倍。

注入鎖定分頻器

　　有小量高頻信號輸入的自激振蕩器與其輸入信號保持一致。這種分頻器在電視的發(fā)展中是非常重要的，被稱為注入鎖定分頻器（injection locked frequency divider，ILFD）是一種工作方式與注入鎖定振蕩器類似的分頻器。注入鎖定分頻器的輸入信號頻率是自激振蕩器的自激振蕩頻率的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。當(dāng)這種分頻器的功率低于帶寬靜態(tài)分頻器或基于觸發(fā)器的分頻器時，缺點(diǎn)是其同步范圍小。

　　ILFD的同步范圍與振蕩器的振蕩回路質(zhì)量因數(shù)Q成反比，而在集成電路設(shè)計中，因?yàn)檫@一特性，ILFD對工藝變異較為敏感。因此，為了確保驅(qū)動電路（例如壓控振蕩器）的調(diào)諧范圍一直處于ILFD的輸入同步范圍中，必須要多加注意。

數(shù)字分頻器

　                              3個T觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的除8分頻器

　　                           主從觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的除2分頻器

　　將數(shù)字信號進(jìn)行整數(shù)倍分頻可利用扭環(huán)形計數(shù)器。扭環(huán)形計數(shù)器是一種移位寄存器網(wǎng)絡(luò)，由輸入信號作為時鐘信號，最后一個移位寄存器的輸出接回到第一個移位寄存器的輸入，而輸出信號出自于移位寄存器輸出的組合。例如，一個除6分頻器可以由一個3位扭環(huán)形計數(shù)器實(shí)現(xiàn)。每個移位寄存器的有效值是000、100、110、111、011以及001，這一模式不斷重復(fù)，循環(huán)開始時由輸入信號作為時鐘信號進(jìn)行同步。如果使用更多的移位寄存器構(gòu)成扭環(huán)形計數(shù)器，就可以實(shí)現(xiàn)更大的除數(shù)。

　　實(shí)現(xiàn)2n整數(shù)分頻，我們可以使用簡單的二進(jìn)制計數(shù)器，并將輸入信號作為時鐘信號。最低有效輸出位輪換的速率是輸入速率的1/2，緊接其后的第二位的速率是其速率的1/4，第三位的速率是其速率的1/8，以此類推。觸發(fā)器方案是實(shí)現(xiàn)整數(shù)分頻的經(jīng)典方法。這種分頻是通過使頻率和相位與來自溫度等環(huán)境變化的信號源保持一致的方式實(shí)現(xiàn)的。最簡單的配置是串接觸發(fā)器，每個觸發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)除2。例如，3個串接觸發(fā)器的電路可以實(shí)現(xiàn)除8。通過在觸發(fā)器串接電路上附加邏輯門，可以實(shí)現(xiàn)其他的分頻比。利用集成電路邏輯家族中的單片可以實(shí)現(xiàn)一些常用的分頻比。

混合信號分頻

　?。ǚ诸悾寒惒綍r序邏輯電路）

　　D觸發(fā)器方案是實(shí)現(xiàn)整數(shù)分頻的經(jīng)典方法。這種分頻是通過使頻率和相位與來自溫度等環(huán)境變化的信號源保持一致的方式實(shí)現(xiàn)的。最簡單的配置是串接D觸發(fā)器，每個D觸發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)除2。例如，3個串接觸發(fā)器的電路可以實(shí)現(xiàn)除8。使用更復(fù)雜的配置可以實(shí)現(xiàn)奇數(shù)分頻，如除5，而經(jīng)典的邏輯芯片也可以實(shí)現(xiàn)類似的分頻功能，如標(biāo)準(zhǔn)型號7456、7457、74292以及74294。（參見7400系列集成電路列表）

小數(shù)分頻器

　　主條目：雙模前置分頻器

　　小數(shù)分頻器可以利用一個除n分頻器和一個除n+1分頻器實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方法很多，但基本上都遵循吞脈沖原理，即在分頻周期中利用某些方法使某幾個周期少計數(shù)若干個，這樣在總體上就能使計數(shù)周期的平均分頻比為小數(shù)。[2]利用模數(shù)控制器，模數(shù)n在兩個除數(shù)取值間切換，這樣壓控振蕩器（VCO）的振蕩頻率就會在兩個鎖定頻率間交替切換。VCO會穩(wěn)定在兩個鎖定頻率的平均頻率。通過改變分頻器頻率在兩個分頻除數(shù)值上所停留時間的百分比，可以精確地選擇鎖定VCO的頻率。

ΔΣ小數(shù)分頻器

　　如果除n和除n+1行為的順序發(fā)生是周期性的，VCO的輸出除所需頻率外還會有寄生信號。ΔΣ小數(shù)分頻器可以解決這個問題，解決方法是對n和n+1進(jìn)行隨機(jī)化選擇，同時保持時均比。

應(yīng)用

　　分頻器的應(yīng)用非常廣泛，在數(shù)字鐘、計算機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)、雙排鍵電子琴、步進(jìn)馬達(dá)[2]以及測量工具頻率計數(shù)器中都有應(yīng)用。

限制

　　一般的分頻器能在100 MHz（108 Hz）的頻率下工作，最快的電路能工作在1011 Hz的頻率，而飛秒激光頻率梳可得到數(shù)量級為1015 Hz的頻率。

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