分頻器設計

一：分頻器概念

板載時鐘往往是有限個（50MHZ/100MHZ/24MHZ/60MHZ…），如果在設計中需要其他時鐘時，板載時鐘不滿足時，需要對板載時鐘進行分頻/倍頻，目的是用于滿足設計的需求。

分頻：產生比板載時鐘小的時鐘。

倍頻：產生比板載時鐘大的時鐘。

二：分頻器的種類

對于分頻電路來說，可以分為整數分頻和小數分頻。

整數分頻：偶數分頻和奇數分頻。

小數分頻：半整數分頻和非半整數分頻。

三：分頻器的思想

采用計數器的思想實現。

例子1：模10計數器

假設系統時鐘sys_clk是50MHZ，對應的時鐘周期Tclk=20ns，計數器每計數一次需要20ns，那么計數10次需要200ns。

1：整數分頻：偶數分頻（Duty：50％）

計數器計數10個持續時間為T=200ns，那么輸出頻率:

F=1/T=1/200ns=10^9/200HZ=5MHZ。

1MHZ=10^3KHZ=10^6HZ

通過模10計數器得到的頻率為5MHZ，

占空比：高電平持續時間占整個周期比值。

50MHZ~5MHZ：10分頻電路（Duty：50％）

2：整數分頻：偶數分頻（輸出時鐘高電平持續系統時鐘一個周期：尖峰脈沖信號）

3：整數分頻：偶數分頻（Duty：60％）

根據上述偶數分頻的方式，可以得出以下結論：

Fsys_clk= 50MHZTsys_clk= 1/Fsys_clk= 20ns

如果Fclk_out = 5MHZTclk_out = 1/ Fclk_out = 200ns

以系統時鐘上升沿來時，使其計數器加1，換句話說計數器計數一次需要20ns，當滿足200ns持續時間時，需要讓計數器計數10次。

那么計數器計數最大值cnt_max=10。

推導公式：cnt_max(計數器計數最大值) = 200ns/20ns = Tclk_out/ Tsys_clk= Fsys_clk/ Fclk_out

4：整數分頻：奇數分頻

例子1：5分頻電路（50MHZ--->10MHZ）：Duty=3:2

測試3：5分頻電路（Duty=3:2）

例子2：5分頻電路（50MHZ--->10MHZ）：Duty=1:1

首先需要設置兩個計數器（0~4），第一個計數器以時鐘上升沿計數，第二個計數器以時鐘下降沿計數，都分別產生5分頻電路，且占空比都為3:2，最后輸出5分頻電路占空比1:1就是由上述兩個5分頻電路相與得到的。

clk_out = clk_out1 & clk_out2;

如果5分頻電路占空比是2:3時，最后輸出5分頻電路占空比1:1就是由上述兩個5分頻電路相或得到的。

clk_out = clk_out1 | clk_out2;

測試4：5分頻電路（Duty=1:1）

測試5：5分頻電路（Duty=1:1）

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