Умножить тактовую частоту в три и более раза?

Вы можете использовать фильтр третьей гармоники (катушка индуктивности и конденсатор) для резонирования на частоте clk*3, а затем инвертор триггера Шмитта (или другой вентиль), чтобы превратить синусоидальную волну в приличную прямоугольную волну на частоте clk*3.

Это работает, потому что типичная прямоугольная волна имеет в своем спектре основные и нечетные гармоники:

Синий сигнал представляет собой выходной сигнал настроенной схемы при возбуждении прямоугольным сигналом с частотой 1 МГц. Это можно увеличить до логических уровней с помощью компаратора с небольшим гистерезисом.

Можем ли мы использовать любую подобную схему, которая может увеличить частоту в три раза?

Я не могу заставить вас поверить, что это похоже, но, на мой взгляд, это так.

Наиболее распространенный способ - использовать умножитель частоты на основе PLL.

Источник (www.ee.ucl.ac.uk/~pbrennan/E771/PLL.ppt‎)

Контур фазовой автоподстройки частоты работает с частотой сигнала (или, точнее, с фазой), как операционный усилитель работает с напряжением. Он имеет достаточно высокий коэффициент усиления, чтобы два входа фазового детектора были равны по частоте (и обычно по фазе).

При подаче на вход опорного сигнала частота другого фазового детектора становится равной опорной благодаря коэффициенту усиления контура, изменяющему частоту генератора, управляемого напряжением (VCO), до тех пор, пока погрешность частоты не станет равной нулю, и, следовательно, выходная частота равна Finput * N. .

Я позволил себе некоторые вольности с такими деталями, как диапазон блокировки, пропускная способность петли и т. д., но я надеюсь, что вы поняли идею.

Вам может показаться интересным, что логический элемент XOR может использоваться в качестве фазового детектора в цифровом умножителе частоты PLL:

Если вам нужна чистая форма волны 3x с равномерно расположенными нарастающими фронтами и известной временной зависимостью от оригинала, PLL — лучший способ.

Если кто-то хочет что-то с в 3 раза большим количеством передних фронтов, чем исходный сигнал, но не особенно заботится о том, насколько они ровные, простой подход — использовать осциллятор, который работает как минимум в 6 раз быстрее опорного вместе со счетной схемой. В качестве возможной реализации, пусть 3x часы работают с трехбитным счетчиком флоп, который фиксирует состояние эталона, и флоп, который фиксирует состояние этого флопа. Пусть счетчик перескакивает на 000 каждый раз, когда последние два флопа показывают «01», и в противном случае увеличивается один раз за счет, когда его значение не равно 101. Младший бит этого счетчика будет пульсировать три раза для каждого эталонного фронта тактового сигнала, при условии, что вход часы достаточно быстры для этого.