3.1. Frequenzteiler

VerzogerungWie spät ist es? Der Blick auf eine Digitaluhr zeigt ganz schnell die genaue Uhrzeit. Sie arbeitet mit einem Quarzoszillator, der die ganze Elektronik in der Uhr ansteuert. Dieser Quarzoszillator schwingt genau 32768 Mal in einer Sekunde, d.h. mit genau 32768 Hz. Diese Frequenz wird nun verwendet, um den Sekundentakt für die Anzeige der Digitaluhr zu generieren. Dividieren wir nämlich 32768 Schwingungen durch 215 erhalten wir die Zahl 1, also eine Schwingung pro Sekunde.

Wenn in der Digitaltechnik eine hohe Frequenz (z.B. 32.768 kHz) in eine niedrige Frequenz (z.B. 1 Hz) umgewandelt wird, spricht man von einer Frequenzteilung. Mit dem IMS-Board kannst Du eine Schaltung aufbauen, die eine Frequenz halbiert. Der Taktgenerator erzeugt ein Signal für den Eingang des Frequenzteilers, so dass die große rote LED blinkt. Die große grüne LED ist mit dem Ausgang des Teilers verbunden und blinkt zweimal langsamer als die rote LED.





Realisiere die Schaltung und benutze hierfür: Einen Taktgenerator und einen Frequenzteiler. Die rote LED zeigt das Eingangssignal und die grüne LED das Ausgangssignal an. Mit dem Hauptschalter wird die Versorgungsspannung für das Steckbrett eingeschaltet.


Die vier Zustände können in einer Grafik (Zustandsdiagramm) dargestellt werden; jeder Kreis stellt einen Zustand dar und die Übergänge zwischen zwei Zustände, die durch den Taktgenerator ausgelöst werden, werden dort als Pfeile dargestellt.

aufgabe10-weg-1

Dieses Zustandsdiagramm wird in eine Wahrheitstabelle umgewandelt:

Aktueller
Zustand
AZbit1 AZbit0
Taktgenerator
(T)
Nächster
Zustand
NZbit1 NZbit0
LEDgrün LEDrot
Warte1_A
0 0
1 Warte1_A
0 0
aus
0
an
1
Warte1_A
0 0
0 Warte0_A
0 1
aus
0
aus
0
Warte0_A
0 1
1 Warte1_B
1 1
aus
0
an
1
Warte0_A
0 1
0 Warte0_A
0 1
aus
0
aus
0
Warte1_B
1 1
1 Warte1_B
1 1
an
1
an
1
Warte1_B
1 1
0 Warte0_B
1 0
an
1
aus
0
Warte0_B
1 0
1 Warte1_A
0 0
an
1
an
1
Warte0_B
1 0
0 Warte0_B
1 0
an
1
aus
0

Der aktuelle Zustand kann mit 2 Bit kodiert werden. Der nächste Zustand wird nun aus dem aktuellen Zustand und dem Status des Taktgenerators berechnet.

aufgabe10-weg-2

aufgabe10-weg-3

aufgabe10-weg-4

aufgabe10-weg-5

Nach einer sehr kurzen Zeit, wird der nächste Zustand zum aktuellen Zustand, also müssen AZbit1 und NZbit1 sowie AZbit0 und NZbit0 mit einander verbunden werden.

aufgabe10-schaltplan

aufgabe10-loesung