¿Cómo está ocurriendo la división de frecuencia usando puertas lógicas en esta vieja tarjeta de video?

Estoy tratando de entender cómo el cristal principal en una tarjeta de video IBM MDA (muy) antigua, que funciona a 16.257 MHz , se divide en frecuencias más bajas como los 1.80633 MHz que su chip controlador de pantalla principal (MC6845) espera como un reloj.

Como puede ver en el esquema a continuación, algo necesita convertir el reloj de 16,257 MHz del cristal a un reloj de caracteres de 1,80633 MHz que se alimenta al controlador de pantalla (el chip del controlador de pantalla calculará el hsync / vsync / ... ..). Entonces, enfóquese aquí en cómo pasar de 16.257 MHz a 1.80633 MHz

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Hay muchas puertas lógicas en el circuito, y aunque he encontrado los esquemas para la tarjeta en línea, me falta algo de comprensión sobre cómo interpretar lo que está pasando.

Me han dicho que el 74LS174 (U1) es responsable de eso, y de hecho veo tanto los 16.257 MHz (pin 9) como los 1.80633 MHz (pin 3) cuando uso mi multímetro, pero no entiendo cómo está haciendo la división real.

Sé que en el circuito se están usando 5 flip flops tipo D en el 74LS174, donde cada salida se retroalimenta a la siguiente entrada de flip flop, pero no entiendo cómo funciona, especialmente los 3.612 MHz ( = 16.257 / 4.5 ) Veo en todos los pines de salida y los 1,80933 MHz en el primer pin de entrada flip flop (pin 3). Para esa entrada se usa algún tipo de circuito de retroalimentación que involucra un LS32 y LS10.

¿Esta construcción tiene un nombre y cómo puedo entender más sobre el funcionamiento interno de esta cosa?

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El 74174 simplemente está configurado como una línea de retardo de 5 bits. Tendrá que dibujar formas de onda y derivar las ecuaciones lógicas a mano. Es un poco un desastre ad-hoc (¡y oh! ¡Ese capacitor de 51pF! estuvo allí...) Ya no los hacen así... ¡afortunadamente!
No es una línea de retardo, parece que quiere ser un LFSR, pero se mantendría en todos los ceros, a menos que ese límite de 51pF lo haga funcionar mágicamente, en lo que no quiero pensar mucho un viernes por la noche . !
¿Por qué es ese 5pF allí? Creé la tabla de verdad + recreé esa parte del circuito y obtengo una frecuencia / 9 en las salidas (como se esperaba). Pero en la tarjeta de video obtengo frecuencia / 4.5

Respuestas (1)

En primer lugar, hay un error en el esquema que debe corregirse para que las cosas comiencen a tener sentido: U100, un IC 74LS32 es una puerta OR en lugar de una puerta NOR , a pesar de lo que el pequeño círculo en su salida puede conducirlo creer.

Una vez que solucione eso, al inspeccionar el esquema, se dará cuenta de que tiene una máquina de estado donde:

D 1 = q 4 + q 5 ¯ el primer bit se convierte en 1 solo si los bits 4 y 5 son cero; de lo contrario, se convierte en 0;

D 2 = q 1 ; D 3 = q 2 ; D 4 = q 3 ; D 5 = q 4 el bit superior simplemente sigue el estado anterior del bit inferior

Teniendo esto en cuenta, ahora podemos crear una tabla con todos los estados a partir del estado de reinicio ( q X = 0 , X = 1...5 ) como las cosas cambian en cada ciclo de reloj:

norte 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

Como puede ver, la máquina de estado volvió al estado de reinicio (todo ceros) después de 9 ciclos. Además, observe que cualquier salida de flip-flop dada tiene una transición 0->1 y una transición 1->0 a lo largo de estos 9 ciclos. Por lo tanto, debería ver en cualquiera de las salidas de flip-flop (así como en D 1 /pin 3) una señal cuya frecuencia es la frecuencia del reloj dividida por 9.

No estoy seguro de por qué informa haber visto el doble de esa frecuencia (f/4.5) en las salidas del flip-flop. Me pregunto si es un resultado de su técnica de medición que puede ser susceptible a fallas. Sería bueno confirmar eso con un osciloscopio.

Muchas gracias por la gran respuesta ... tiene mucho sentido. Llegué a la misma tabla de verdad en papel, pero me confundí con el LS32 / LS10, así que pensé que estaba haciendo algo mal :) Recreé el circuito en una placa de pruebas y las Q de hecho generaron la frecuencia / 9. (verificado con osciloscopio y multímetro ). Hará lo mismo en la tarjeta de video con el osciloscopio. También me confundí con el bucle de retroalimentación que entraba en 1D, pero tuve un momento de epifanía cuando me di cuenta de cómo funcionaban estos bucles y las cosas geniales que puedes hacer con eso. Ahora necesito averiguar de dónde viene esta división 4.5
Lo acabo de verificar con mi osciloscopio y las salidas muestran 16.257 MHz / 9 = 1.80633 MHz. Mi multímetro sigue mostrando 3.612 MHz :) Así que mi inexperiencia combinada con un error en el esquema y un error en la lectura del multímetro sacaron lo mejor de mí :)
El hecho de que el ciclo de trabajo no sea del 50% (es 4/5) genera un segundo componente armónico que normalmente no está presente, lo que debe haber confundido a su medidor.
Quise decir que el ciclo de trabajo es 4/9 :)
¿Cómo está ocurriendo la división de frecuencia usando puertas lógicas en esta vieja tarjeta de video?
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