Capítulo 5: Prescaler de N bits

Ejemplos de este capítulo en github

Introducción

Los prescalers sirven para ralentizar las señales de reloj. Por la entrada entra una señal de reloj de frecuencia f y por la salida se obtiene una de frecuencia menor. En este tutorial haremos un prescaler de N bits para hacer parpadear un led a diferentes frecuencias

Para un prescaler de N bits, las fórmulas que relacionan las frecuencias y periodos de entrada con los de salida son:

Entendiendo el prescaler de 2 bits

Antes de implementar un prescaler de N bits, vamos a entender cómo funciona uno de 2 bits

Internamente está constituido por un contador de 2 bits, cuyas salidas son d0 y d1. La de mayor peso es la que se saca como señal de salida. Este contador se incrementa en cada flanco de subida de clk, que tiene un periodo T. Si observamos las señales de salida de sus dos bits (d0 y d1):

vemos que el periodo de la señal d0 es 2 veces T, y la de la señal d1 es 4 veces T. Es decir, que cada nuevo bit duplica el periodo de la señal anterior. Siguiendo la fórmula general, el periodo de este prescaler de 2 bits es: Tout = 2^2 * T = 4 * T (y gráficamente comprobamos que es así).

Periodo del contador

La frecuencia del contador la podemos variar cambiando el prescaler. En la siguiente tabla se han recopilado los datos de las frecuencias y periodos de prescalers según su número de bits:

Bits	Frecuencia	Periodo
1	6 MHz	0.167 usec
2	3 MHz	0.333 usec
3	1.5 Mhz	0.666 usec
4	750 Khz	1.333 usec
5	375 Khz	2.666 usec
6	187.5 Khz	5.333 usec
7	93.75 KHz	10.666 usec
8	46.875 Khz	21.333 usec
9	23437.5 Hz	42.666 usec
10	11718.7 Hz	85.333 usec
11	5859.37 Hz	170.66 usec
12	2929.68 Hz	341.33 usec
13	1464.84 Hz	682.66 usec
14	732.42 Hz	1.365 ms
15	366.21 Hz	2.73 ms
16	183.1 Hz	5.46 ms
17	92.552 Hz	10.92 ms
18	45.776 Hz	21.84 ms
19	22.888 Hz	43.69 ms
20	11.444 Hz	87.38 ms
21	5.722 Hz	174.76 ms
22	2.861 Hz	349.52 ms