Frequenzteiler

Frequenzteiler sind elektronische Schaltungen, die eine eingegebene Frequenz f_in auf eine geringere Frequenz f_out reduzieren. Typischerweise gilt f_out = f_in / N, wobei N eine positive ganze Zahl ist. Frequenzteiler werden verwendet, um Taktsignale zu erzeugen oder taktsynchrone Systeme zu versorgen, in denen verschiedene Bausteine mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten müssen.

Aufbau und Funktionsweise

Frequenzteiler bestehen primär aus Zählern, Flip-Flops und Logikgattern. Durch zyklische Zustandswechsel erzeugen sie aus einem hohen Taktimpuls mehrere Impulse auf der Ausgabeseite. Ein einfaches Beispiel ist ein Divide-by-2-Teiler mithilfe eines Toggle-Flip-Flops, dessen Ausgangsflanke bei jeder Eingangsflanke den Ausgangstatus invertiert. Komplexere Teiler realisieren größere Divisionsverhältnisse über binäre Zähler oder dekodierende Logik, oft als asynchrone (Ripple) oder synchrone Teilerbauarten umgesetzt. Programmierbare oderwählbare Teiler erlauben divisionen nach unterschiedlichen N, teilweise auch als Bruchteil-N-Frequenzteiler (Fractional-N) in Frequenzsynthesemethoden.

Typen und Eigenschaften

- Divide-by-N-Zähler: Zähler erhöht sich bei jedem Takt, der Ausgang wird bei einer bestimmten Zählerlage weitergegeben.

- Synchroner Teiler: Alle Zustandswechsel erfolgen synchron zum Takt, glätten Glitches und verbessern Phasenrauschen.

- Programmierbare Teiler: N kann extern eingestellt werden.

- Fractional-N-Teiler: Ermöglichen erweiterte Divisionen zwischen ganzen Werten.

Häufige Eigenschaften sind Eintakt- oder Mehrtaktverhalten, Jitter und Phasenrauschen, sowie Einfluss auf das Duty-Cycle-Verhältnis des Ausgangssignals.

Anwendungen

Frequenzteiler finden sich in Taktsverteilung, Frequenzsyntheteseinheiten, Mikroprozessor- und Digitalschaltungen, Messtechnik sowie in Funk- und Rundfunktechnik, wo unterschiedliche Frequenzen aus einem Referenztakt abgeleitet werden müssen.