什么是分频器?

[拼音]：fenpinqi

[外文]：frequency divider

使输出信号频率为输入信号频率整数分之一的电子电路。在许多电子设备中如电子钟、频率合成器等，需要各种不同频率的信号协同工作，常用的方法是以稳定度高的晶体振荡器为主振源，通过变换得到所需要的各种频率成分，分频器是一种主要变换手段。早期的分频器多为正弦分频器，随着数字集成电路的发展，脉冲分频器（又称数字分频器）逐渐取代了正弦分频器，即使在输入输出信号均为正弦波时也往往采用模数转换－数字分频－数模转换的方法来实现分频。正弦分频器除在输入信噪比低和频率极高的场合已很少使用。

对于任何一个N次分频器，在输入信号不变的情况下，输出信号可以有N种间隔为2π/N 的相位。这种现象是分频作用所固有的，与分频器的具体电路无关，称为分频器输出相位多值性。

图1是用D型触发器构成的÷2分频电路。脉冲分频器有很宽的工作频带，低频端实际上没有限制，高端极限频率主要决定于使用的器件，但也与电路有关系。1兆赫以下可采用金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路，1～30兆赫可采用晶体管-晶体管逻辑(TTL)电路，30～60兆赫则宜采用高速TTL电路，60～300兆赫应采用发射极耦合逻辑(ECL)电路。将N级÷2分频器串联起来，可构成÷2N非同步分频器。这种一级推一级的分频链具有节省器件和上限工作频率高的优点，但有延时积累的缺点，当级数N很大时，末级翻转时刻和第一级相比有很大的延迟，这在时序电路中是不允许的。此外，分频次数局限于2N也欠灵活。

采用级间反馈可实现任意次数的分频，图2即为一例。图中的三个触发器由同一个脉冲序列驱动，能在需要翻转时一起翻转，属于同步分频器。它没有延时积累的问题，但与非同步分频器相比，获得同样的分频次数须用更多的器件，而且工作频率较低。此外还有一种脉冲分频器，其分频次数可由外界信号置定，称为程序分频器。这种分频电路已广泛用于频率合成器。

它是一种正弦分频器（图3）。未加输入信号时再生分频器无输出，电路内部也都没有正弦信号，只有一些微弱的噪声和扰动。当频率为fi的输入信号到来时，混频器使它和存在于微弱噪声中的频率为(N-1)f0的分量混合，产生频率为f0=fi/N 的微弱信号。这一信号经放大后再经(N-1)倍频器反馈给混频器。经过这样周而复始的正反馈，电路各环节的信号将不断增强，直到因器件非线性特性的限制达到稳态工作时为止。

图3中的倍频器不是必须的，依靠混频器中的高次组合频率也可以产生所需要的输出频率成分，只要中频放大器的增益足够大电路就能工作，但工作频带较窄。插入(N-1)倍频器能使混频器工作于最有效的差频状态，展宽工作频带。