imported>Wdwd: Nicht ganzzahlige Frequenzteiler abseits digitaler FlopFlop fehlen, als Marker.

2023-11-17T11:28:16Z

Nicht ganzzahlige Frequenzteiler abseits digitaler FlopFlop fehlen, als Marker.

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Ein '''Frequenzteiler''' ist eine [[elektronische Schaltung]], die eine Eingangsfrequenz in einem bestimmten ganzzahligen Teilungsverhältnis vermindert. Die Schaltungen dazu werden weitgehend [[Digitaltechnik|digitaltechnisch]] ausgeführt, zum Beispiel mit Zählschaltungen aus [[Bistabile Kippstufe|bistabilen Kippstufen]] oder mit [[Ringzähler]]n.

Das Eingangssignal ist dazu eine [[Rechteckschwingung |Rechteckspannung]], von der eine [[Signalflanke|Flanke]] ausgewertet wird. Diese muss genügend steil sein; ihre Anstiegs- oder Abfallzeit darf bestimmte Werte nicht überschreiten, die bei den vorzugsweise verwendeten [[Transistor-Transistor-Logik|TTL-Bausteinen]] in der Größenordnung von 50 ns liegen.<ref>Dieter Stoll: ''Schaltungen der Nachrichtentechnik.'' Vieweg, 1988, S. 139</ref> Andere Signalverläufe (beispielsweise Sinus) müssen über einen [[Schmitt-Trigger]] in einen Rechteckverlauf überführt werden. Teilweise ist der Schmitt-Trigger in integrierten Kippstufen bereits enthalten. Die Ausgangssignalform kann symmetrisch oder unsymmetrisch sein.
[[Datei:Freq Divider mod 8.svg|mini|Frequenzteiler 8:1 aus 3 [[T-Flipflop]]s, die steigende Flanken erfassen]]

== Funktionsweise ==
[[Datei:DMT Dezimalteiler T.png|mini|hochkant=1.3|Asynchroner Frequenzteiler 10:1 aus 4 T-Flipflops; der Übertragsausgang Ü kann mit dem Takteingang T einer weiteren Zählstufe für die nächsthöhere Dezimalstelle verbunden werden. Jedes Kippglied reagiert auf fallende Flanke.]]
[[Datei:DMT Dezimalteiler Timing.png|mini|hochkant=1.3|Signal-Zeit-Diagramm zu vorstehendem Teiler]]
[[Datei:DMT Dezimalteiler JK.png|mini|hochkant=1.3|Synchroner Frequenzteiler 10:1 aus [[JK-Flipflop]]s. Zur Zählerfreigabe wird der Eingang E an „logisch 1“ gelegt; bei angehängten Zählstufen für höherwertige Stellen wird E mit dem Ausgang A der Vorstufe verbunden. Das zu zählende Signal wird an T gelegt und über alle Stufen durchverbunden.]]
[[Datei: DMT Teiler 6zu1 JK.png|mini|Asynchroner Teiler 6:1 aus JK-Flipflops; unbelegte Eingänge liegen an „logisch 1“]]
Zum Aufbau einfacher asynchroner Frequenzteiler für rechteckige Signale können flankengesteuerte [[Flipflop]]s unmittelbar hintereinandergeschaltet werden. Einige Flipflop-Ausführungen ändern zu einer festgelegten (steigenden oder fallenden) Flanke im Eingangssignal bei geeigneter Schaltung ihr Ausgangssignal ins Gegenteil. Nach jeweils zwei dieser Flanken am Eingang entsteht eine gleichgerichtete Flanke am Ausgang, siehe im Signal-Zeit-Diagramm „Q1“ gegenüber „T“; die Frequenz eines anliegenden Taktes wird damit durch 2 geteilt.

Für die Anwendung als Frequenzteiler gibt es spezielle Flipflop-Schaltkreise, die auch als [[Digitale Messtechnik#Zähler|Zähler]] bezeichnet werden. Das Teilungsverhältnis bevorzugt die Potenzen der 2 oder 10. Auch andere Teilungen sind durch geeignete Beschaltung möglich. Das Schaltbild des Teilers 10:1 enthält einen Teiler 2:1 und einen Teiler 5:1. Der Teiler 6:1 setzt sich aus Teilern 2:1 und 3:1 zusammen. Gleichartige Schaltungen lassen sich in Reihe schalten, beispielsweise für ein Verhältnis 1000:1. Nicht mitgezeichnet, aber stets erforderlich, ist eine Rücksetzleitung, die jedes Speicherglied taktunabhängig in einen definierten Anfangszustand bringen kann.

Man unterscheidet zwischen [[Asynchronzähler]]n, in denen Verzögerungen durch [[Gatterlaufzeit]]en entstehen, und [[Synchronzähler]]n, die schneller und oft aufwändiger sind. Eine weitere Möglichkeit sind sogenannte [[Mealy-Automat|Automaten]].

Neben elektronischen Methoden zur Frequenzteilung sind auch mechanische, pneumatische und optische Prinzipien anwendbar.

== Anwendung ==
Digital-elektronische Frequenzteiler sind weit verbreitet. Sie befinden sich beispielsweise in [[Quarzuhr]]en, [[Computer|Rechnern]] und deren [[Taktgenerator (Computer)|Taktgeneratoren]], in den [[Phasenregelschleife|PLLs]] von [[Radio|Rundfunk]]- und [[Fernsehgerät]]en, [[Elektronische Orgel|elektronischen Orgeln]], [[Schrittmotor]]en und Messgeräten wie [[Frequenzzähler]]n, [[Zeitmesser]]n und [[Spannungsmesser]]n nach dem [[Dual-Slope-Verfahren]]. Bei bekannter Frequenz, etwa aus einem [[Schwingquarz]], werden Frequenzteiler zu [[Timer]]n, in denen [[proportional]] zum Teilungsverhältnis aus [[Periodendauer]]n eine Zeitspanne erzeugt wird.

== Messgrenzen ==
Standardschaltungen erreichen etwa 100 MHz (108 Hz), die schnellsten Schaltungen können bis etwa 1011 Hz arbeiten. Die Kombination aus sehr schneller Elektronik und Laser heißt [[Frequenzkamm]] und erlaubt Messungen bis 1015 Hz.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Elektronische Schaltung]]

Frequenzteiler - Versionsgeschichte

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