時鐘分頻電路(分頻器)在IC設計中經常會用到,其目的是產生不同頻率的時鐘,滿足系統的需要。比如一個系統,常規操作都是在1GHz時鐘下完成,突然要執行一個操作涉及到模擬電路,所需時間是us量級的,顯然用1GHz(周期是1ns)的時鐘進行操作是不合適的。
時鐘分頻器電路可以分為數字分頻器、模擬分頻器和射頻分頻器等。數字分頻器通過一個計數器來進行分頻,權值為分頻系數。模擬分頻器就是一個頻率分配器,用帶阻帶通實現。射頻分頻器也是濾波器原理,用帶內外衰減,阻抗匹配實現。
對于精度不高的場合,數字分頻器分出的時鐘就可以滿足要求。常用到數字分頻器有2,4,6,8,……偶數分頻,也會有3,5,7,9……奇數分頻,甚至還會有8.7,11.2,6.432,……分數分頻。
偶數分頻是最容易掌握的,奇數分頻就有些技巧,如果你不知道奇數分頻技巧,就可能會被一些公司的面試或者考試題目給難住,錯失一些機會。而像8.7,11.2,6.432,……這種分數分頻器就更需要技巧。掌握這些通用的技巧就能很快的實現各種分頻器,滿足系統的需求。下面IC君就跟大家分別聊一下偶數分頻、奇數分頻、分數(小數)分頻器。
**偶數分頻**
偶數分頻器的實現簡單,用計數器在上升沿或者下降沿計數,當計數器的值等于分頻系數的一半或等于分頻系數時,信號翻轉。偶數分頻器分頻原理如下圖所示:

上圖的的分頻系數是4,就是4分頻。電路原理是用一個上升沿計數的計數器,每次計數到2時輸出信號clkout翻轉一次,每次計數到4時clkout再翻轉一次,一直周期重復下去。其他的偶數分頻器原理也是一樣。從波形中可以看出cnt 從00->01->10->11->00...... 一直循環記數,如果你夠仔細,就可以看出cnt的最高位其實也是一個4分頻的時鐘。
如果偶數分頻系數是2的冪,就可以用2分頻器級聯得到;例如4分頻就是兩個2分頻級聯,下圖就是用兩個2分頻器級聯得到4分頻器。

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