2-modulusdeler

Blokdiagram over faselåst kredsløb med 2-modulusdeler.
* Højre gule kasses nederste input-signal kommer fra datalinjen mellem venstre gul kasse og højre røde, det kan ikke ses direkte af tegningen.
* 2-modulusdeler udgøres af højre røde kasse.
* Brun kasse er delevalg som bestemmes af brugeren typisk med drejeknapper eller kontakter via logikkredsløb som f.eks. en mikrocontroller.

Blokdiagram over standard faselåst kredsløb uden 2-modulusdeler.

Indenfor den digitale elektronik bruges betegnelsen modulus om en delers deletal, det vil sige det antal pulser der skal til for at udgangen gennemløber en periode.

En 2-modulsdeler kan sættes til 2 forskellige deletal, alt efter om styreterminalen er høj eller lav. Den sidder i forbindelse med programmerbare delere og giver sammen med dem muligheden for at kunne skabe en deler med et vilkårligt deletal, ofte brugt i frekvenssynteser, hvor en enkelt krystaloscillator via et faselåst kredsløb giver mulighed for at skifte mellem alle radiokanaler i et vist frekvensbånd.

De 2 modulus bestemmes af kanalafstanden, referencefrekvensen og resten af delerens konstruktion, og kan f.eks. være 10 og 11 (en 10/11-deler) eller 40 og 41.

Problemet

En frekvenssyntese producerer en variabel output frekvens, f_o, dannet via det faselåste kredsløbs referencefrekvens, f_r og hvor det variable heltal (deletal) N er deletallet for en tæller:

$f_{o}=N*f_{r}$

Hvis man ønsker at lave f.eks. f_o=150,025MHz og f_r=25kHz skal: $N={\frac {f_{o}}{f_{r}}}=6001$

Men har man anvendt en fast fordeler (eng. prescaler) på f.eks. 16, skal N=6001/16=375,0625 hvilket ikke er et heltal.

Én løsning er at sænke f_r sænkes til 25kHz/16 for at alle nye N kan blive heltallige. Der er en stor ulempe ved at sænke f_r til så lav en frekvens og det er at det faselåste kredsløb så bliver længere tid om at låse.

Løsningen

Løsningen er at anvende en 2-modulusdeler og to delere kaldet A og N – i stedet for den ene N.

Deler A skal være strengt mindre end A end deler N. Begge delere bliver clocket af 2-modulusdelerens output, men kun deler N's output sendes tilbage til fasekomparatoren.

Løkke:

• Initielt sættes 2-modulusdeleren til at dele med M + 1. Både N og A tæller ned indtil A når nul og så skiftes 2-modulusdeleren til at dele med M. På dette punkt, har deleren N talt A. Tællingen fortsætter indtil N når nul, hvilket er yderligere N - A tællinger. På dette punkt fortsætter cyklussen.

Formler:

${\begin{aligned}&f_{o}=f_{r}\left[{M(N-A)+(M+1)A}\right]\\\Rightarrow &f_{o}=f_{r}\left(MN+A\right)\end{aligned}}$

Så mens vi stadig har en faktor M som multipliceres med N, kan vi yderligere lægge en tælling på A til, hvilket giver en deler med en brøkdel. Kun 2-modulusdeleren behøver at blive konstrueret af højhastighedslogik, og referencefrekvensen kan blive på den ønskede output-frekvensafstand.

A og N kan beregnes med følgende formler:

${\begin{aligned}N&=\left\lfloor {\frac {V}{M}}\right\rfloor \\A&=V-MN\end{aligned}}$

hvor V er det kombinerede divisionsforhold V = MN+A. For at dette virker efter hensigten, skal A være strengt mindre end M, såvel som mindre end eller lig N. Disse restriktioner på værdier af A medfører at du ikke kan få ethvert divisionsforhold V. Hvis V falder under M(M - 1), vil nogle kanaler mangle.

Eksterne henvisninger

• Fra side 24: PLL Performance, Simulation, and Design 4th Edition. Dean Banerjee Arkiveret 7. juni 2011 hos Wayback Machine