数字倍频电路

电子计算机与设备

COMPUTER ＆ PERIPHERALS

1999年 第23卷 第4期 Vol.23 No.4 1999

一种实用倍频电路的设计及其应用

田玉敏 潘洪涛

摘 要：本文在分析传统倍频电路实现缺陷的基础上，利用时钟和D触发器配合设计实现了一个全数字型倍频电路。

关键词：倍频电路 设计 应用

1 问题的提出

最近，我们在平板绘图机研制过程中遇到这样一个问题：为提高绘图机的硬件分辨率，需要将电机码盘反馈的编码脉冲进行倍频。为此我们研究了传统倍频电路的实现方法，发现其电路实现起来比较繁琐，电路工作稳定性差，因此我们设计了一种全数字型实用倍频电路。

2 传统倍频电路的实现方法及其不足

传统倍频电路利用RC微分电路和施密特触发与非门分别检出脉冲的上升沿和下降沿，然后经过一个输入端或门叠加输出，其工作电路原理如图1所示。

图1 传统倍频电路原理图

在图1所示电路中，当输入脉冲上升沿到达时，微分电阻R\-1上出现正尖脉冲，从而使与非门输出一个负的窄脉冲信号A；而当输入脉冲下降沿到达时，微分电阻R

上出现负尖脉冲，从而使与非门输出一个正的窄脉冲信号B。将脉冲信号 A 2

反相后与信号B相加即可输出倍频信号。

图1所示电路能够完成信号的倍频工作，但实现起来比较繁琐，电路工作稳定性差。其主要 原因有两个：

1 RC的取值比较讲究，不能太大，既要保证相邻两个输入脉冲都能产生相应的正、负脉冲(不重叠)，又要防止当电容C取值较大(C＞500PF)，与非门的输入电流过大，损坏电路。

2 由于常用电阻、电容的误差一般较大，如不经筛选直接应用于电路中，则会造成电路输 出的脉冲宽度与设计要求不同，甚至出现两路脉冲宽度不同的情况。因此不适用于对脉冲宽度要求比较严格的工作场合，如：根据脉冲的占空比确定平均电压或电流的精密控制电路。

3 全数字型倍频电路的设计

为克服上述电路的缺陷，便于电路调试，我们设计了一种全数字型倍频电路，电路的原理图如图2(见下页)。

在此电路中，输入脉冲由A点输入，由时钟CLK上升沿打入D触发器1，D 触发器1输出信号B，B信号在下一个时钟的上升沿被打入下一级D触发器2，D触发器2输出信号C，再将B、C信号异或，即可得到脉冲宽度为一个时钟周期的倍频信号(各点信号波形如下页的图3)。采用这种方法实现的电路输出信号的脉冲宽度可由输入时钟周期的大小随意调节 ，唯一的要求是时钟的频率要大于两倍的输入信号的频率。

图2 数字型倍频电路原理图

图3 各点波形图

4 结论

上述倍频电路的原理应用于我们研制的平板绘图机位移检测电路中，结果表明，这种倍频电路实现简单、工作可靠、可调性强、抗干扰性较好。

作者单位：西安电子科技大学 西安 710071