Jayapal Ramalingam, consultor de automatización con más de tres décadas diseñando sistemas electrónicos para las industrias de energía y procesos, publicó en la sección Design Ideas de EDN un circuito que divide una frecuencia por cualquier número par. La salida es una onda cuadrada con ciclo de trabajo de 50%, y el montaje usa un contador binario, uno o dos comparadores digitales 4585 y una etapa final que divide por dos.
Con contadores binarios se puede dividir cualquier frecuencia por una potencia de 2 (2ⁿ) y obtener una onda cuadrada simétrica. El problema aparece con los demás divisores, que no se consiguen de forma directa. Ramalingam necesitaba dividir por 10 una señal cuadrada, con salida al 50%, para un proyecto basado en un PLL (lazo de enganche de fase). Según escribe, no conoce ningún circuito integrado que lo haga por sí solo.
La idea, dividir primero por N y después por 2
La solución es la de la Figura 1. La frecuencia de entrada se divide primero por 5 y luego por 2, y el resultado queda con ciclo de trabajo de 50%. Con el mismo principio se puede dividir cualquier frecuencia por cualquier número divisible por 2. La Figura 2 extiende el concepto para dividir por 48, con una primera etapa que divide por 24 y una segunda que divide por 2.
En la Figura 1 el circuito divide la frecuencia de entrada por 10 y entrega una onda cuadrada de 2,4 kHz con ciclo de trabajo de 50%. Los pines de alimentación y tierra de los integrados no aparecen en el esquema. Para dividir por otros números basta con cambiar la configuración del interruptor DIP (DSW1), donde OFF equivale a 1 y ON equivale a 0.
¿Cómo funciona el circuito de la Figura 1?
U1 es un contador de 12 etapas, y la onda cuadrada de entrada llega a su entrada CLK. U2 es un comparador digital de 4 bits. Tiene 4 entradas (A0 a A3), otras 4 (B0 a B3) contra las que compara y 3 entradas más de cascada. U2 queda configurado para dividir por 5 con el interruptor DIP en 0101, y sus entradas de cascada se cablean como indica la hoja de datos del 4585 (PDF).
La salida QA=B de U2 pasa a nivel alto cada 5 cuentas de U1. Ese pulso incrementa a U3 y, al mismo tiempo, reinicia a U1, que vuelve a contar desde cero. U3 divide por 2 la salida QA=B de U2, así que su salida Q0 termina siendo la frecuencia de entrada dividida por 10, con ciclo de trabajo de 50%.
Como U2 es un comparador de 4 bits, este circuito sirve para dividir por cualquier número N de hasta 2⁴ antes de la división final por 2. N se fija con el interruptor DIP (OFF igual a 1, ON igual a 0), y la división total es por 2N. En la práctica, la Figura 1 es un divisor de frecuencia por N que se ajusta a mano con un interruptor.
Figura 2. Este circuito divide la frecuencia de entrada por 48 y entrega una onda cuadrada de 1 kHz con ciclo de trabajo de 50%. Usa dos comparadores 4585 (U2 y U4) conectados en cascada. Tampoco aparecen los pines de alimentación y tierra. El mismo circuito sirve para dividir por otros números, como se explica más abajo.
¿Cómo funciona el circuito de la Figura 2?
Es una extensión del de la Figura 1, esta vez para dividir por 48. Primero divide por 24 y después por 2. En binario, 24 se escribe 00011000. Para lograrlo se agrega un segundo comparador 4585, U4, en cascada con U2. Las entradas A0 a A3 de U2 y la A0 de U4 van a las salidas Q0 a Q4 de U1. La entrada B0 de U4 y las B0 a B3 de U2 quedan cableadas fijas como 11000, o sea 24.
Esta vez no hay interruptor DIP, aunque se puede agregar si hace falta más flexibilidad. Las entradas y salidas de cascada se conectan otra vez según la hoja de datos del 4585. La salida QA=B de U4 va a la entrada de reloj de U3 y al pin MR de U1. Así, el contador U1 cuenta hasta 24 y se reinicia desde cero.
U3 recibe entonces un pulso de reloj cada 24 pulsos de entrada y lo divide por 2. Su salida Q0 queda con la frecuencia de entrada dividida por 48 y ciclo de trabajo de 50%.
Cómo llevarlo a otros divisores
El circuito de la Figura 2 puede dividir primero por cualquier número de hasta 2⁸ y después por 2 en la etapa siguiente. Para eso hay que conectar las salidas Q4, Q5, Q6 y Q7 de U1 a las entradas A0, A1, A2 y A3 de U4. El divisor se fija en binario conectando B0 a B3 de U2 y B0 a B3 de U4 a "1" o a "0" (VDD o VSS).
La idea se extiende a la división por cualquier número eligiendo los contadores adecuados y la cantidad de comparadores 4585 que se ponen en cascada.
