Wie funktioniert die Frequenzteilung mit Logikgattern auf dieser alten Grafikkarte?

Ich versuche zu verstehen, wie der Hauptkristall auf einer (sehr) alten IBM MDA-Videokarte, die mit 16,257 MHz läuft, in niedrigere Frequenzen wie die 1,80633 MHz unterteilt wird , die der Hauptanzeige-Controller-Chip (MC6845) als Takt erwartet.

Wie Sie dem Schema unten entnehmen können, muss etwas den 16,257-MHz- Takt vom Kristall in einen 1,80633-MHz- Zeichentakt umwandeln, der in den Display-Controller eingespeist wird (der Display-Controller-Chip berechnet dann die hsync / vsync / ... ..). Der Fokus liegt hier also darauf, wie man von 16,257 MHz auf 1,80633 MHz kommt

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Es gibt viele Logikgatter in der Schaltung, und obwohl ich die Schemata für die Karte online gefunden habe, fehlt mir ein gewisses Verständnis dafür, wie ich interpretieren soll, was vor sich geht.

Mir wurde gesagt, dass der 74LS174 (U1) dafür verantwortlich ist, und ich sehe tatsächlich sowohl die 16,257 MHz (Pin 9) als auch die 1,80633 MHz (Pin 3), wenn ich mein Multimeter verwende, aber ich verstehe nicht wie es macht die eigentliche Teilung.

Ich weiß, dass in der Schaltung 5 D-Flip-Flops im 74LS174 verwendet werden, bei denen jeder Ausgang in den nächsten Flip-Flop-Eingang zurückgeführt wird, aber ich verstehe nicht, wie es funktioniert, insbesondere die 3,612 MHz ( = 16,257 / 4,5 ) Ich sehe auf allen Ausgangspins und die 1,80933 MHz auf dem ersten Flipflop-Eingangspin (Pin 3). Für diesen Eingang wird eine Art Rückkopplungsschleife mit einem LS32 und LS10 verwendet.

Hat dieses Konstrukt einen Namen und wie kann ich mehr über das Innenleben dieses Dings erfahren?

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Der 74174 ist nur als 5-Bit-Verzögerungsleitung aufgebaut. Sie müssen Wellenformen zeichnen und die logischen Gleichungen von Hand ableiten. Es ist ein bisschen ein Ad-hoc-Durcheinander (und oh! dieser 51pF-Kondensator! war da ...) Sie machen sie nicht mehr so ​​... zum Glück!
Es ist keine Verzögerungsleitung – es sieht so aus, als ob es ein LFSR sein möchte, aber es würde bei allen Nullen bleiben – es sei denn, diese 51pF-Obergrenze sorgt auf magische Weise dafür, dass es funktioniert, worüber ich an einem Freitagabend nicht sehr genau nachdenken möchte !
Warum sind da 5pF? Ich habe die Wahrheitstabelle erstellt + diesen Teil der Schaltung neu erstellt und ich bekomme eine Frequenz / 9 an den Ausgängen (wie erwartet). Aber auf der Grafikkarte bekomme ich Frequenz / 4,5

Antworten (1)

Zuallererst gibt es einen Fehler im Schaltplan, der korrigiert werden muss, damit die Dinge einen Sinn ergeben können: U100, ein 74LS32-IC ist ein ODER- Gatter anstelle eines NOR- Gatters, ungeachtet dessen, was der kleine Kreis an seinem Ausgang Sie führen mag glauben.

Sobald Sie das behoben haben, werden Sie beim Überprüfen des Schaltplans feststellen, dass Sie eine Zustandsmaschine haben, in der:

D 1 = Q 4 + Q 5 ¯ das erste Bit wird nur 1, wenn das 4. und 5. Bit beide null sind, sonst wird es 0;

D 2 = Q 1 ; D 3 = Q 2 ; D 4 = Q 3 ; D 5 = Q 4 Das höhere Bit folgt einfach dem vorherigen Zustand des niedrigeren Bits

Vor diesem Hintergrund können wir jetzt eine Tabelle mit allen Zuständen beginnend mit dem Reset-Zustand erstellen ( Q X = 0 , X = 1...5 ) da sich die Dinge bei jedem Taktzyklus ändern:

N C L K Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 2 1 1 0 0 0 3 1 1 1 0 0 4 1 1 1 1 0 5 0 1 1 1 1 6 0 0 1 1 1 7 0 0 0 1 1 8 0 0 0 0 1 9 0 0 0 0 0

Wie Sie sehen können, kehrte die Zustandsmaschine nach 9 Zyklen in den Reset-Zustand (alles Nullen) zurück. Beachten Sie außerdem, dass jeder gegebene Flipflop-Ausgang einen 0->1-Übergang und einen 1->0-Übergang entlang dieser 9 Zyklen hat. Daher sollten Sie in jedem der Flip-Flop-Ausgänge (sowie in D 1 /Pin 3) ein Signal, dessen Frequenz die Taktfrequenz dividiert durch 9 ist.

Ich bin mir nicht sicher, warum Sie berichten, dass Sie die doppelte Frequenz (f / 4,5) in den Flip-Flop-Ausgängen sehen. Ich frage mich, ob es an Ihrer Messtechnik liegt, die möglicherweise anfällig für Störungen ist. Es wäre schön, das mit einem Oszilloskop zu bestätigen.

Vielen Dank für die tolle Antwort.. macht sehr viel Sinn. kam auf dem Papier zu derselben Wahrheitstabelle, wurde aber mit dem LS32 / LS10 verwechselt, also dachte ich, ich mache etwas falsch :) habe die Schaltung auf einem Steckbrett neu erstellt und die Qs geben tatsächlich die Frequenz / 9 aus. (Verifiziert sowohl mit Oszilloskop als auch mit Multimeter ). Werde das gleiche auf der Videokarte mit dem Oszilloskop machen. Ich war auch verwirrt mit der Rückkopplungsschleife in 1D, hatte aber einen epiphanischen Moment, als ich erkannte, wie diese Schleifen funktionierten und was für coole Sachen man damit machen kann. Jetzt müssen Sie herausfinden, woher diese 4,5-Division kommt
Ich habe es gerade mit meinem Oszilloskop überprüft und die Ausgänge zeigen tatsächlich 16,257 MHz / 9 = 1,80633 MHz. Mein Multimeter zeigt ständig 3,612 MHz an :) Also hat mich meine Unerfahrenheit in Kombination mit einem Fehler im Schema und einem Fehler in der Multimeteranzeige überwältigt :)
Die Tatsache, dass das Tastverhältnis nicht 50 % beträgt (es ist 4/5), erzeugt eine zweite harmonische Komponente, die normalerweise nicht vorhanden ist, was Ihr Messgerät verwirrt haben muss.
Ich wollte sagen, dass der Arbeitszyklus 4/9 ist :)
Wie funktioniert die Frequenzteilung mit Logikgattern auf dieser alten Grafikkarte?
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