Lähdekoodi sivulle Taajuusjakaja

<div class="floatright">__TOC__</div>
'''Taajuusjakaja''' on laite joka antaa ulos lähtösignaalia jonka taajuus on pienempi kuin sitä syöttävä signaali jossain rationaalisessa suhteessa.

Taajuusjakaja on oleellinen osa tavallisimpien [[PLL]]-taajuussynteesien ohjaussilmukkaa.

== Tekniikoita ==
=== Kokonaislukujakajat ===
Yksinkertaisimmat taajuusjakajat ovat digitaalisia laskureita jotka laskevat ''1..N'' (tai yleensä ''0..N-1'') ja vaihtavat lähtösignaalinsa tilaa jokaisen N:n syöttösignaalin vaihdoksen jälkeen.

=== Murtolukujakajat ===
Murtolukulaskurit (''dual-modulus divider, fractional-n divider'').
Yksinkertaisimmillaan kyse on kokonaislukulaskurista joka vaihtaa vuorotellen N:ää kahden arvon välillä (yleensä N/N+1).
Hiukan mutkikkaammassa rakenteessa ensimmäisen laskurin lähtö kellottaa toista (B) laskuria jonka tulos ohjaa N/N+1 vaihtoa esimerkiksi siten, että lasketaan N:ään kun B:n arvo ei ole nolla ja N+1:een kun se on nolla.

Yhtenä haittapuolena voidaan pitää melko korkeaa häiriösivunauhaa joka syntyy laskurin toiminnan systemaattisesta epäbalanssista.

==== Delta-Sigma murtolukujakaja ====
Delta-sigma-murtolukulaskurit (''dual-modulus delta-sigma divider'') ovat periaatteessa murtolukujakajia joiden B-laskuri onkin numeerinen delta-sigma modulaattori ja sen tuottaa paremmin balansoituneen laskurin lähtösignaalin kuin perusversio ja siksi alemmat (lähes hävinneet) häiriösivunauhat (''spur''.)

Katso liite: ''Delta-Sigma PLL's by Andy Howard of HP.''

=== DDS vaiheakut ===
DDS vaiheakku sisältää kompleksisemman laskurilogiikan, jossa "liukuvan pilkun" rationaalilukua lisätään jokaisella syöttösignaalin jaksolla laskuriin ja seurataan laskurin ylimmän bitin arvoa.

Normaalisti DDS:n vaiheakun arvo muunnetaan ensiksi SIN tai COS arvoksi joka ajetaan ulos nopealla DAC:illa.  Tavallisesti tulos vielä suodatetaan analogisesti häiriösignaalien vähentämiseksi.

=== Muut tekniikat ===
Analogisia tekniikoita  &mdash;  ks. liitteenä oleva  ''Wenzel: Wenzel: Unusual frequency dividers.''

Tietämällä taajuus suunnilleen, on mahdollista tehdä dynaamisia taajuusjakajia jotka sisältävät vähemmän komponentteja kuin täysin staattisesta tasavirrasta lähtevä rakenne.

Haluttaessa lukita matalammalla taajuudella oleva oskillaattori korkeammalla taajuudella olevaan signaaliin, voidaan tehdä matalan taajuuden kerronta suhdeluvulla N (taajuuskertoimien rajoissa) ja verrata tulosta refrenssiin yksinkertaisella balansoidulla sekoittimella.

== Taajuusvärinän (jitter) ilmeneminen ==
Taajuusvärinän syntymekanismeja:
* Laskurien epäsymmetriset jaksot (kuten N/N+1 jakajissa, DDS vaiheakussa, jne.)
* Logiikkapiirien sisäiset epäsymmetriset virrat ja kytkeytyvät häiriöt
* Virransyötön kautta kytkeytyvät häiriöt
* Signaalin siirrossa siihen kytkeytyvät häiriöt

== Taajuusjakajan vaikutus vaihekohinatehoon ==
(Katso: [[vaihekohina]], [[vaihekohinan mittaus]])

''Taajuusjakaja tuottaa itsekin vaihekohinaa'', käytetystä piiriteknologiasta riippuu että miten paljon ja minkä luonteista. Sama pätee vaihevertailijaan.  Pääsääntönä on, että mitä nopeampi jännitemuutos, sitä alempana pohjakohina, mutta myös virransyöttö, piirikortin sijoittelut, yms. merkitsevät.

'''Taajuusjakaja''' on mielenkiintoinen laite siinä, että sen ulostulo signaalissa offsetissa X oleva vaihekohinateho on pienentynyt alkuperäisestä jonkin verran (plusmiinus jakajan sisäiset kohinat.)

Jaettaessa kapeakaista-PM moduloitua signaalia jakoluvulla N (vaikkapa 64) moduloiva taajuus pysyy vakiona mutta deviaatio tulee jaetuksi.
Eli offset 10&nbsp;Hz pysyy 10&nbsp;Hz offsettina mutta sen taso tippuu <math>20*\log{\rm{N}}\,</math>&nbsp;dB &rarr; <math>20*\log{64} = 36\,</math>&nbsp;dB

Jos alkuperäisen signaalin sivunauha taajuudella 10&nbsp;Hz on -50&nbsp;dBc/Hz, edellä olevan esimerkin mukaisen taajuuden jaon 64:llä jälkeen lopputulos olisi noin -86&nbsp;dBc/Hz.

Taajuusjakajassa on aina kohinapohja jonka alle ei pääse, mutta se voi olla tasolla ''-150 .. -160'' dBc/Hz.

Jakajien vaikutuksia:
<blockquote>
{| border=3
|-
! &nbsp;N&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;2&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;4&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;5&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;6&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;8&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;9&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;10&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;12&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;16&nbsp;
|-
! &nbsp;dB&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;6&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;12&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;14&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;16&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;18&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;19&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;20&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;22&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;24&nbsp;
|-
|colspan=11|
|-
! &nbsp;N&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;20&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;25&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;30&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;32&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;40&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;45&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;50&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;60&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;64&nbsp;
|-
! &nbsp;dB&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;26&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;28&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;30&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;30&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;32&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;33&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;34&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;36&nbsp;
|align="right" | &nbsp;&nbsp;36&nbsp;
|-
|}
</blockquote>


Otetaan esimerkiksi 3.6-3.8 GHz VCO:
[http://www.synergymwave.com/Products/vco/datasheets/DCRO360382-8.pdf Synergy µwave DCRO360382-8]
<blockquote>
{| border=3
|-
! Offset Hz
! Phase Noise<br>dBc/Hz
! div:16<br>&rarr;24 dB<br>225-237MHz
! div:32<br>&rarr;30 dB<br>112-119MHz
|-
|align="right"| 100
|align="right"| -45
|align="right"| -69
|align="right"| -75
|-
|align="right"| 1000
|align="right"| -75
|align="right"| -99
|align="right"| -105
|-
|align="right"| 10k
|align="right"| -102
|align="right"| -126
|align="right"| -132
|-
|align="right"| 100k
|align="right"| -123
|align="right"| -147
|align="right"| -153
|-
|}
</blockquote>

== Viitteitä ==
* http://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_divider
* [http://rfdesign.com/mag/503rfdf1.pdf Frequency divider design strategies] (pdf)
* [http://www.wenzel.com/pdffiles1/pdfs/dividers.pdf Wenzel: Unusual frequency dividers] (pdf)
* Circuit Sage: [http://www.circuitsage.com/pll.html Phase Locked Loop Design]
** [http://www.analogzone.com/hft_1104.pdf Delta-Sigma PLL's] by Andy Howard of HP.
** [http://www-s.ti.com/sc/psheets/swra029/swra029.pdf TI SWRA029]: An in-depth article on fractional-N synthesis.
[[Luokka:Tekniikka]]