在電子技術中，N/2(N為奇數)分頻電路有著重要的套用，對一個特定的輸入頻率，要經N/2分頻後才能得到所需要的輸出，這就要求電路具有N/2的非整數倍的分頻功能。CD4013是雙D觸發器，在以CD4013為主組成的若干個二分頻電路的基礎上，加上異或門等反饋控制，即可很方便地組成N/2分頻電路。
基本介紹
- 中文名：出現, 被提及
- 構成：兩個相同的相互獨立數據型觸發器
- 1D、2D：數據輸入端
- 1SD、2SD：直接置位端
結構組成,電路引腳圖,電路真值表,工作原理,分頻電路,特性,
結構組成
CD4013由兩個相同的、相互獨立的數據型觸發器構成。每個觸發器有獨立的數據、置位、復位、時鐘輸入和Q及Q輸出。此器件可用作移位暫存器，且通過將Q輸出連線到數據輸入，可用作計數器和觸發器。在時鐘上升沿觸發時，加在D輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復位與時鐘無關，而分別由置位或復位線上的高電平完成。
電路引腳圖
1D、2D：數據輸入端
1CP、2CP：時鐘輸入端1Q、2Q：原碼輸出端1 /Q、2 /Q：反碼輸出端
1SD、2SD：直接置位端
1RD、2RD：直接復位端
VDD：電源正
VSS：地
電路真值表
CD4013有兩個D觸發器，一個D觸發器有6個端子：2個輸出，4個控制。4個控制分別是R、S、CP、D。
1）R和S不能同時為高電平。
2）當R為1、S為0時，輸出Q一定為0，因此R可稱為復位端。
3）當S為1、R為0時，輸出Q一定為1。
4）當R、S均為0時，Q在CP端有脈衝上升沿到來時動作，具體是Q=D，即若D為1則Q也為1，若D為0則Q也為0。
RD（復位端） | SD（置位端） | Q（輸出端） |
1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
0 | 0 | D |
1 | 1 | x |
工作原理
設電路初始狀態均在復位狀態，Q1、Q2端均為低電平。當fi信號輸入時，由於輸入端異或門的作用(附表是異或門邏輯功能表)，其輸出還受到觸發器IC2的Q2端的反饋控制(非門F2是增加的一級延遲門，A點波形與Q2相同)。在第1個fi時鐘脈衝的上升沿作用下，觸發器IC1、IC2均翻轉。由於Q2端的反饋作用使得異或門輸出一個很窄的正脈衝，寬度由兩級D觸發器和反相門的延時決定。當第1個fi脈衝下跳時，異或門輸出又立即上跳，使IC1觸發器再次翻轉，而IC2觸發器狀態不變。這樣在第1個輸入時鐘的半個周期內促使IC1觸發器的時鐘脈衝端CL1有一個完整周期的輸入，但在以後的一個輸入時鐘的作用下，由於IC2觸發器的Q2端為高電平，IC1觸發器的時鐘輸入跟隨fi信號(反相或同相)。本來IC1觸發器輸入兩個完整的輸入脈衝便可輸出一個完整周期的脈衝，現在由於異或門及IC2觸發器Q2端的反饋控制作用，在第1個fi脈衝的作用下得到一個周期的脈衝輸出，所以實現了每輸入一個半時鐘脈衝，在IC1觸發器的Q1端取得一個完整周期的輸出。
分頻電路
圖3是5/2分頻電路。IC1、IC2、IC3三級D觸發器級聯為8分頻電路，電容C起濾波作用，輸出信號fo從IC2的Q2端輸出。電路中有Q1、Q3兩個反饋控制。從圖4工作波形可知，Q1的反饋信號中每兩個反饋信號中就有一個受到Q3反饋波形的影響，所以在A點僅能形成幾百毫微秒寬的脈衝。由於電容C的作用，Q1的反饋信號(即一窄脈衝)被濾除掉，如圖4波形A的虛線所示。最後在Q2端輸出fo信號。fo每變化一個周期，對應於輸入信號fi的兩個半周期，即fo的頻率為fi的2/5。
圖5是7/2分頻電路。該電路與圖3相似，區別在於電路中一個反饋信號在圖3中是從Q1端引出的，而圖5是從Q2端引出的，fo信號從Q2端輸出。電路有Q2、Q3兩級反饋，由於Q2反饋信號受Q3反饋的影響，在A點僅能形成幾百毫微秒寬的窄脈衝，此窄脈衝被電容C濾除掉，因此Q2反饋不起作用，電路實際上只有一個Q3反饋，因而使得fo輸出信號每變化一個周期，對應於fi輸入信號的三個半周期，即fo的頻率為fi的2/7。其工作波形如圖6所示。
上面介紹的N/2分頻電路僅限於N≤7，當N≥7時，可根據分頻N值的大小，相應增加二分頻級數，並恰當引接反饋信號走線，便可得到N≥7的分頻電路。下面僅介紹一例9/2分頻電路，如圖7所示。圖8是其工作波形。
IC1～IC4四級D觸發器組成16分頻電路，fo信號從Q3輸出，電路有Q1、Q4兩級反饋。其工作原理與上述有關分頻電路相似，波形圖上A點虛線脈衝表示為電容C濾除掉的Q1反饋信號。從圖8中可知，只要fi輸入四個半周期的時鐘信號，就輸出一個周期信號fo，即fo的頻率為fi的2/9。
特性
從以上幾個N/2分頻電路可得到如下幾個特性：
1.電路工作原理是，在第n個周期，末級兩分頻器的輸出為高電平時，輸入時鐘脈衝的上升沿使分頻電路工作；在第n+1個周期，末級兩分頻器的輸出為低電平時，輸入時鐘脈衝的下降沿使分頻電路工作。
2.電路採用的是異步觸發形式，各觸發器的初始狀態不會影響到分頻的功能。如果要求初始狀態為“0”狀態，可以將D觸發器的復位端R引出，接至復位控制電路。
3.輸入信號fi的最高工作頻率fimax除受到CMOS元件fM的限制外，還受到D觸發器、反饋門翻轉延遲和電容C濾波頻率特性的影響，所以應儘可能提高fi的值。一般情況下，最高工作頻率fimax在幾百千赫以下。用CD4013雙D觸發器做的脈衝4分頻器
CD4013組成的4分頻電路