Научная статья на тему 'ЦИФРОВЫЕ ДЕЛИТЕЛИ ЧАСТОТЫ В АВТОНОМНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ'

ЦИФРОВЫЕ ДЕЛИТЕЛИ ЧАСТОТЫ В АВТОНОМНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
цифровые делители частоты с фиксированным / программируемым и переменным коэффициентом деления / автономные информационные и измерительные системы / микросхема цифрочастотного и времяимпульсного преобразования 512ПС8ВК / digital frequency dividers with fixed / programmable and variable division coefficients / autonomous information and measurement systems / digital frequency and time pulse conversion chip 512PS8ВК

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Вадим Юрьевич Трофимов, Леонид Ефимович Шахмейстер

Актуальность и цели. В бортовой аппаратуре автономных информационных и измерительных систем широкое применение нашли датчики различных физических величин, информация об измеряемом параметре в которых содержится в частоте выходного сигнала. Обработка сигналов датчика осуществляется по заданным алгоритмом, предусматривающим выполнение различных математических операций, одной из которых является деление частоты. Аппаратная реализация этой операции может быть выполнена на нескольких корпусах интегральных микросхем стандартной логики. Уменьшение этих аппаратных затрат является актуальной задачей, направленной на уменьшение габаритных размеров электронных блоков автономных информационных и измерительных систем и повышения их надежности. Материалы и методы. Одним из путей решения указанной задачи является применение специализированной микросхемы времяимпульсного и цифрочастотного преобразования 512ПС8ВК. Результаты. Рассмотрено построение цифровых делителей частоты на микросхеме 512ПС8ВК. Приведены выражения для коэффициентов деления частоты. Вывод. Микросхема 512ПС8ВК может использоваться для построения делителей частоты с фиксированными, программируемыми и переменными целочисленными и дробными коэффициентами деления со значениями от 4 до 224.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Вадим Юрьевич Трофимов, Леонид Ефимович Шахмейстер

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DIGITAL FREQUENCY DIVIDERS IN AUTONOMOUS INFORMATION AND MEASUREMENT SYSTEMS

Background. Sensors of various physical quantities, the information about the measured parameter in which is contained in the frequency of the output signal, are widely used in the on-board equipment of autonomous information and measurement systems (AIS). Sensor signal processing is carried out according to a given algorithm, which provides for the execution of various mathematical operations, one of which is frequency division. The hardware implementation of this operation can be performed on several cases of integrated circuits of standard logic. Reducing these hardware costs is an urgent task aimed at reducing the overall dimensions of AIIS electronic units and increasing their reliability. Materials and methods. One of the ways to solve this problem is the use of a specialized chip for time-pulse and digital-frequency conversion of 512PS8ВК. Results. The construction of digital frequency dividers on a 512PS8VC chip is considered. Expressions for frequency division coefficients are given. Conclusion. The 512PS8ВК chip can be used to build frequency dividers with fixed, programmable and variable integer and fractional division coefficients with values from 4 to 224.

Текст научной работы на тему «ЦИФРОВЫЕ ДЕЛИТЕЛИ ЧАСТОТЫ В АВТОНОМНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ»

í......................................................................................................

УДК.681.518.3

doi: 10.216S5/2307-553S-2023-4-3

ЦИФРОВЫЕ ДЕЛИТЕЛИ ЧАСТОТЫ В АВТОНОМНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

■ В. Ю. Трофимов1, Л. Е. Шахмейстер2

1 2 Балтийский государственный технический университет ВОЕНМЕХ имени Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия

1 2 l.e.shahmejster@onegroup.ru

Аннотация. Актуальность и цели. В бортовой аппаратуре автономных информационных и измерительных систем широкое применение нашли датчики различных физических величин, информация об измеряемом параметре в которых содержится в частоте выходного сигнала. Обработка сигналов датчика осуществляется по заданным алгоритмом, предусматривающим выполнение различных математических операций, одной из которых является деление частоты. Аппаратная реализация этой операции может быть выполнена на нескольких корпусах интегральных микросхем стандартной логики. Уменьшение этих аппаратных затрат является актуальной задачей, направленной на уменьшение габаритных размеров электронных блоков автономных информационных и измерительных систем и повышения их надежности. Материалы и методы. Одним из путей решения указанной задачи является применение специализированной микросхемы времяимпульсного и цифрочастотного преобразования 512ПС8ВK. Результаты. Рассмотрено построение цифровых делителей частоты на микросхеме 512ПС8ВK. Приведены выражения для коэффициентов деления частоты. Вывод. Микросхема 512ПС8ВK может использоваться для построения делителей частоты с фиксированными, программируемыми и переменными целочисленными и дробными коэффициентами деления со значениями от 4 до 224.

Ключевые слова: цифровые делители частоты с фиксированным, программируемым и переменным коэффициентом деления, автономные информационные и измерительные системы, микросхема цифрочастотного и вре-мяимпульсного преобразования 512ПС8ВK

Для цитирования: Трофимов В. Ю., Шахмейстер Л. Е. Цифровые делители частоты в автономных информационных и измерительных системах // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2023. № 4. С. 22-31. doi: 10.21685/2307-5538-2023-4-3

DIGITAL FREQUENCY DIVIDERS IN AUTONOMOUS : INFORMATION AND MEASUREMENT SYSTEMS

V.Yu. Trofimov1, L.E. Shakhmeyster2

1 2 Baltic State Technical University "VOENMEH" named after D.F. Ustinov, St. Petersburg, Russia

1 2 l.e.shahmejster@onegroup.ru

Abstract. Background. Sensors of various physical quantities, the information about the measured parameter in which is contained in the frequency of the output signal, are widely used in the on-board equipment of autonomous information and measurement systems (AIS). Sensor signal processing is carried out according to a given algorithm, which provides for the execution of various mathematical operations, one of which is frequency division. The hardware implementation of this operation can be performed on several cases of integrated circuits of standard logic. Reducing these hardware costs is an urgent task aimed at reducing the overall dimensions ofAIIS electronic units and increasing their reliability. Materials and methods. One of the ways to solve this problem is the use of a specialized chip for time-pulse and digital-frequency conversion of 512PS8ВK. Results. The construction of digital frequency dividers on a 512PSSVC chip is considered. Expressions for frequency division coefficients are given. Conclusion. The 512PS8ВK chip can be used to build frequency dividers with fixed, programmable and variable integer and fractional division coefficients with values from 4 to 224.

Keywords: digital frequency dividers with fixed, programmable and variable division coefficients, autonomous information and measurement systems, digital frequency and time pulse conversion chip 512PS8ВK

For citation: Trofimov V.Yu., Shakhmeyster L.E. Digital frequency dividers in autonomous information and measure; ment systems. Izmerenie. Monitoring. Upravlenie. Kontrol' = Measuring. Monitoring. Management. Control. 2023;(4):22-31. (In Russ.). doi: 10.21685/2307-5538-2023-4-3

© Трофимов В. Ю., Шахмейстер Л. Е., 2023. Контент доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License / This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

Measuring. Monitoring. Management. Control. 2023;(4) i ..................................................................................................í

В бортовой аппаратуре автономных информационных и измерительных систем (АИИС) широкое применение нашли датчики различных физических величин, в частности, датчики ускорения, в качестве которых могут использоваться датчики, изготовленные по МЭМС-технологиям [1]. Хорошими точностными характеристиками обладают датчики, информация об измеряемом параметре которых содержится в частоте выходного сигнала. Это могут быть разработанные для АИИС акселерометры 043Б1 и АЛЕ 055 [2, 3]. Обработка сигналов датчика осуществляется по заданным алгоритмом, предусматривающим выполнение различных математических операций, одной из которых является деление частоты. Аппаратная реализация этой операции может быть выполнена на нескольких корпусах интегральных микросхем стандартной логики, включая триггеры и счетчики импульсов [4]. Уменьшение этих аппаратных затрат является актуальной задачей, направленной на уменьшение габаритных размеров электронных блоков АИИС и повышение их надежности.

Решение указанной задачи может осуществляться использованием для выполнения операции деления частоты специализированной МС цифрочастотного и времяимпульсного преобразования 512ПС8ВК [5]. Структурная схема этой МС и ее возможности реализации времяим-пульсных преобразований рассмотрены в работе [6].

Обозначение и наименование выводов МС 512ПС8ВК приведены на рис. 1.

512ПСВК

1 ■?

.Вход генератора ¿2-

Минус корректировка оА-Контролъ а^— Плюс коррештровка Исключение триггера о—

Исключение 2-х триггеров Пуск

15_

Установка i— 5

Сброс

Gl 1—1 G2

G3

К-

К PB

к+ В

Al

А2 BD

STR MR

Ucc

CLR GND

i J

Выход генератора

11

Инверсный выгод генератора Предварительная команда

Выход

Выгод делителя

16

Питание

Общий

Рис. 1. Обозначение и выводы МС 512ПС8К

МС 512ПС8 включает в свой состав последовательно соединенные 12-разрядный делитель частоты и 12-разрядный счетчик импульсов [6]. Счетчик импульсов реверсивный. На суммирующий вход внутреннего счетчика импульсов МС могут поступать импульсы с выхода внутреннего делителя частоты и входа МС К+ (Плюс корректировка), а на вычитающий -с генератора, подключаемого к выводу 01 (Вход генератоа), и входа МС К- (Минус корректировка). Наличие в МС делителя и счетчика импульсов, а также возможность различного их включения позволяют реализовать операцию деления частоты на различные коэффициенты от 4 до 2 24 , часть из которых может быть дробной.

Выходные сигналы МС в режиме делителя частоты могут сниматься с выходов ВО (Выход делителя), РВ (Предварительная команда) и В (Выход), при этом коэффициенты деления частоты, подаваемой на вход 01 МС, Кд1, Кд2, Кд3 соответственно.

Рассмотрим получение некоторых возможных фиксированных, определяемых подключением выводов МС, коэффициентов деления частоты.

Варианты подключения выводов МС в режиме делителя частоты показаны в табл. 1.

Для запуска МС и появления импульсов на выходах ВО, В и РВ МС необходимо подать на ее вход БТЯ (Пуск) импульс логической «1» длительностью

К > Тво, (1)

где 1п - длительность пускового импульса (логическая «1»), подаваемого на вход МС БТЯ; ТВО - период импульсов на выходе МС ВО, равный периоду импульсов генератора, подаваемых на вход 01 МС, умноженному на коэффициент деления Кд1.

Таблица 1

Подключение выводов МС 512ПС8ВК в режиме делителя частоты

Вариант Подключение выводов МС Коэффициенты деления (формулы)

МЯ К К- К+ А1 А2 Кд1 Кд2 , Кд3

1 0 0 0 или 1 0 или 1 0; 1 (2) (5)

2 ВБ (6)

3 02 (03) (7)

4 0 или 1 РВ, В (4, а, 4, б) (5)

5 ВБ (6)

6 1 имп. имп. 0 или 1 (9) -

7 ВБ 0 или 1 (10,11) -

8 01 (02, 03) (12) -

9 0 или 1 01 (02, 03) (13) -

Коэффициент деления Кд1 определяется сигналами на выводах А1 (Исключение триггера), А2 (Исключение 2-х триггеров) в соответствии с выражением

Кд1 = (А1 а А2)29 + (А1 а А2)210 + (А1 а А2)2П + (А1 а А2)212, (2)

где А1, А2 - логические сигналы, подаваемые на входы А1, А 2 МС соответственно; А1, А2 -инверсии логических сигналов, подаваемых на входы А1, А2 МС соответственно; (...а...) -

цифровое значение, соответствующее логической операции «И».

В этом и других последующих выражениях, содержащих как логические, так и арифметические операции, результат логических операций соответствует цифровому значению арифметических операций. Если в процессе работы МС подаваемые на выводы А1, А2 сигналы не меняются, то в соответствии с приведенной формулой (2) коэффициент деления Кд1 может

принимать значения Кд1 = 29, 210, 211 или 212. Это соответствует вариантам 1-3 поключения выводов МС табл. 1.

Близкие к этим значениям, в частности дробные, могут быть получены изменением подаваемых на выводы МС А1, А2 сигналов в процессе работы делителя, что достигается соединением выводов А1, А2 МС с ее выводом РВ или В (варианты 4, 5 табл. 1). Условием появления имульсов на выводах РВ или В является

Тв > К > Твп , (3)

где Тв - период выходных импульсов на выходе В МС.

Выполнить это условие можно, соединив выход В МС с ее входом 8ТЯ через инвертор. В этом случае коэффициент деления Кд1 при соединении выводов А1, А2 с одним из выходов РВ или В определяется выражением

К„ = ( -+ Ьк2 = к, + -М, (4а)

где Ь - длительность импульса на выходах МС, исчисляемая количеством входных импульсов, равная 1 при соединении вывода А1 и (или) А2 МС с выводом В и 16 при соединении с выводом РВ; к1,к2 - коэффициенты деления делителя частоты, определяемые выражением (2), соответственно при отсутствии и наличии выходной команды на соединенных с выводами А1, А2 МС выводах В или РВ.

При подключении к выводам МС А1, А2 обоих выводов В и РВ коэффициент деления определяется выражением

(212 -16)к1 + 15кРВ + 29 Кд1 = ^--, (4б)

где кРВ - коэффициент деления, определяемый выражением (2) при наличии выходного сигнала в виде логической «1» на выводе РВ.

Для примера рассмотрим случай соединения вывода А1 с выходом РВ МС, а вывода А2 с шиной питания (логический "0").

При отсутствии сигнала логической «1» на выводе РВ МС коэффициент деления делителя частоты в соответствии с выражением (2) для А1 = 0, А2 = 1 равен Кд1 = к1 = 210.

При появлении сигнала логической «1» на выводе РВ МС, А1 = 1, А2 = 1 коэффициент деления делителя частоты Кд1 = к 2 = 29.

В соответствии с выражением (4а)

(212 -16)210 +16 • 29 Кд1=-—2^—= 1022.

При соединении вывода А1 не с выводом РВ, а с выводом В

(212 -1)210 +1-29 7 К 1 = -'—-= 1023 - .

д1 212 8

Таким образом, кроме коэффициента деления, соответствующего по выражению (2) значениям 2 в степени (9 - 12), варьированием подключений выводов А1, А2 к выводам В и РВ, могут быть получены дополнительные, в том числе и дробные, значения Кд1. Эти значения близки к значениям, определяемым выражением (2). Незначительные изменения коэффициента деления Кд1 могут использоваться для точной настройки коэффициента деления.

При соединениях, соответствующих вариантам 4, 5 табл. 1, возможны следующие коэффициенты деления Кд1, вычисленные по формулам (4а) и (4б):

7 5 7 5 1 1 1 1022;1023 -; 2042; 2047 - ; 4082; 4083 -,4084; 4087 -; 4088; 4095 - ; 4095 -;4095 - .

8 8 8 8 8 4 2

При соединении выводов МС В или РВ с выводами А1, А2 происходит неравномерное формирование выходных импульсов делителя внутри пачки импульсов общим числом, равным емкости счетчика импульсов. Рассчитанные по формулам (4а) и (4б) коэффициенты деления Кд1 являются средними значениями за число импульсов, равное емкости счетчика (212 импульсов).

Для вариантов 1, 4 табл. 1 коэффициенты деления Кд2, Кд3 на выходах РВ и В МС равны

Кд2 = Кд3 = 212 Кд1. (5)

Максимальное значение коэффициентов деления частоты Кд2тах, Кд3тах при использовании выводов В и РВ Кд2тах = Кд3тах = 224.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Если вывод корректировки К+ соединить с выходом делителя частоты ВБ (вариант8 2, 5 табл. 1), то на суммирующий вход внутреннего реверсивного счетчика будут поступать импульсы с делителя частоты как по внутренней цепи микросхемы, так и по внешней по выводу К+ . Внутри МС имеется схема синхронизации, разделяющая по времени импульсы, приходящие по внутренней и внешней цепям. Это приводит к тому, что на реверсивный счетчик

импульсов при заполнении делителя частоты приходит не один, а два импульса. В этом случае связь между коэффициентами деления Кд1 и Кд2 определяется выражением

Кд2= 211 Кд1 .

(6)

Меньшие коэффициенты деления Кд2 могут быть получены при соединении вывода корректировки К+ с одним из выходов генератора 02 (Выход генератора) или 03 (Инверсный выход генератора). Такое соединение соответствует варианту 3 табл. 1. В этом варианте на вход реверсивного счетчика будут поступать одновременно с импульсами с частотой генератора, деленной на коэффициент деления Кщ, импульсы с частотой генератора, деленной на 8. Деление

частоты генератора на 8 связано с внутренней схемой синхронизации МС, пропускающей на вход реверсивного счетчика импульсы частотой не выше частоты генератора, деленной на 8. При этом коэффициенты деления частоты на выходах В и РВ МС равны

Кд2 = 2''

К„

Кд1 + 8

(7)

Это для различных подключений выводов А1, А2 соответствует значениям Кд2:

„„„^,57 „„,127 „„^„ 235 „„„„„ 64

32263 —, 32513-, 32679-, 32704-.

65 129 739 513

Коэффициенты деления Кд2 близки к значениям 2 = 32768.

Коэффициент деления частоты Кд3 на выходе РВ МС равен коэффициенту деления Кд2

на выходе В МС. Разница лишь в длительности импульсов.

При соединении через инвертор пускового входа МС БТЯ с выходом В длительность импульсов на выводе В равна одному, а на выводе РВ 16 периодам импульсов делителя.

Рассмотрим возможность реализации схемы с программируемым внешними сигналами коэффициентом деления частоты. Этот коэффициент деления может быть получен на двух счетчиках импульсов, как это показано на рис. 2.

а) б)

Рис. 2. Программируемый коэффициент деления: а - схема; б - циклограмма

В состав схемы рис. 2,а входят два счетчика импульсов, логические элементы «И» (&) и ключ 5". Состояние счетчика 1 определяет коэффициент деления схемы. Счетчик 2 непосредственно осуществляет деление поступающей на него частоты /1. Логическая схема «И» обеспечивает перезапись записанного в счетчик 1 числа импульсов в счетчик 2. Установка требуемого коэффициента деления осуществляется записью необходимого числа импульсов в счетчик 1. Эта запись может осуществляться путем замыкания ключа 5 на время tу . При этом в счетчик 1 поступят импульсы входной частоты /1. Запись в счетчик 1 может также осуществляться подачей на его вход N импульсов.

Дальнейшая работа делителя аналогична работе МС в режиме контроля введенных данных при времяимпульсном преобразовании [6]. При заполнении счетчика 2 на его выходе появляется сигнал, по которому состояние счетчика 1 переписывается в счетчик 2, как это показано на циклограмме рис. 2,б. Емкости счетчиков 1, 2 одинаковы. Коэффициент деления Кд1

делителя частоты рис. 2,а равен

= f=^ - round(tуf )-Ny,

fl

(8)

где f1,f - входная и выходная частота соответственно; ^сч - состояние счетчика 2, при котором на его выходе появляется сигнал и осуществляется перезапись в него состояния счетчика 1; round (...) - округление до целого числа.

Схема рис. 2,a может быть реализована на МС 512ПС8ВК. Это показано на рис. 3.

Рис. 3. Реализация схемы делителя частоты на программируемый коэффициент деления с использованием МС 512ПС8ВК

Включение микросхемы в режиме программируемого делителя частоты соответствует варианту 6 табл. 1.

На схему последовательно подаются:

- на вывод СЬЯ МС импульс сброса;

- на вывод 01 МС непрерывно импульсы частоты /1;

- на вывод МЯ 2 импульса, с интервалом 1у ;

- на вывод К пачка импульсов Nу- и (или) на вывод К+ пачка импульсов Nу+ .

Пусковой сигнал на вывод МС 8ТЯ в этом варианте делителя частоты не подается, а на вывод К подается сигнал логической «1».

Ограничения по параметрам подаваемых сигналов схемы:

А < х < 1095 г < 1 г

^ < ^ < ^ , Л < 8 ^

где /у - частота импульсов в пачке Nу_, Nу+, подаваемых на выводы МК К-, К+ соответственно.

Выходная частота /2 снимается с вывода делителя МС ВВ Выражение (8) для коэффициента деления в схеме рис. 3 примет вид

Кд1 = Nc4 — round ( f) —Ny_+ Ny+ . (9)

Перезапись в счетчик 2 состояния счетчика 1 осуществляется при записи в счетчике 2 числа импульсов, равного Nm = 4095 . Использование МС 512ПС8ВК, включенной по представленной схеме рис. 3, позволяет получить программируемые внешними сигналами коэффициенты деления Кд1 = 4 — 4096 . Значения Кд1 < 4 получить не удается, поскольку длительность импульса на

выходе BD равна трем периодам генератора.

Рассмотрим возможности получения с помощью МС 512ПС8К переменного значения коэффициента деления частоты. Для реализации этого необходимо соединение вывода К- МС с выводом BD МС, рис. 3 (вариант 7 табл. 1). Тогда после подачи на вывод CLR МС импульса сброса, импульсов частоты f1 на вывод G 1 и двух импульсов с интервалом ty на вывод MR,

с каждым выходным импульсом делителя коэффициент деления увеличивается на единицу. Когда коэффициент деления достигнет своего максимального уровня, Кд = 4096, приход

следующего импульса с вывода BD на вывод К- МС скачкообразно изменит коэффициент деления до миниального значения. Минимальное значение Кд не равно единице, так как

длительность выходного имульса делителя равна трем периодам сигналов, поступающих на вход делителя и, кроме того, сигналы с выхода В поступят на вход счетчика импульса МС, в котором записана информация о коэффициенте деления, с задержкой, равной восьми периодам входных сигналов. С учетом указанных обстоятельств преставленные далее выражения справедливы для схем с переменным значением коэффициента деления частоты в диапазоне Кд1 е [8, 4096]. Зависимость коэффициента деления Кд1 от числа выходных импульсов

периодическая и в пределах периода линейная. При нулевой начальной фазе коэффициент деления определяется выражением

Кд1 = ^

где n1 - количество выходных импульсов делителя частоты на вывод BD МС в течение одного периода зависимости коэффициента деления от числа выходных импульсов делителя.

Не ограничиваясь одним периодом, коэффициент деления в функции числа выходных импульсов делителя определяется выражением

Кд1 = rem

( \ n

v np у

(10)

где n - общее число выходных импульсов делителя; rem (...) - остаток от целочисленного деления выражения в скобках; np - число выходных импульсов, соответствующих одному

периоду - зависимости коэффициента деления от числа выходных импульсов, np = 212.

В пределах одного периода зависимости Кд1 число входных импульсов m1 связано с

числом выходных импульсов n1 зависимостью

m1=z

1 +reml 212

= rr( n + l)n, i = 1, 2 ...,

Откуда с учетом целочисленных знаяений m1, n1

n1 = fix (—0,5 + „J 0,25 + 2m1 ),

где fix (...) - целая часть числа.

В течение одного периода зависимости коэффициента деления на вход делителя поступит

mp импульсов:

i = 1

m

(n + l)n = 2

ll С / P

23 + 211 = S390 б5б - 223.

Зависимость коэффициента Кд1 деления частоты от произвольного числа входных импульсов т имеет вид

Kдl = rem

( ^ n

(

v np У

= fix

-0,5 + 0,25 + 2 rem

f A m

Л

m,

v p у

(11)

где т - число входных импульсов, подаваемых на вход 01 МС.

Зависимости коэффициента деления частоты схемы с переменным коэффициентом деления, выполненной на МС 512ПС8ВК, соответствующие выражениям (10), (11), приведены на рис. 4.

а)

б)

Рис. 4. Зависимость коэффициента деления делителя частоты с переменным коэффициентом деления: а - от числа выходных импульсов; б - от числа входных импульсов

На рис. 4 видна периодичность изменения коэффициента деления частоты с линейной зависимостью внутри периода от числа выходных (рис. 4,а) и нелинейной (рис. 4,б) от числа входных импульсов.

Если вывод ББ МС соединить не с выводом К-, а с выводом К+, то также получим делитель частоты с переменным коэффициентом деления, однако, зависимости коэффициента деления при этом будет зеркальна по вертикали относительно зависимостей, представленных на рис. 4,а,б.

Имеется еще возможность получения переменного коэффициента деления, появляющаяся при соединении вывода К- с входом генератора 01 или с одним из выходов генератора 02, 03 (вариант 8, табл. 1). При этом увеличение коэффициента деления на единицу будет происходить через каждые 8 импульсов генератора. При нулевой начальной фазе коэффициент деления определяется выражением

Kд1 = rem

f Sm Л

m

v p

m = 212 • 23 = 215 = 32 76S.

(12)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

При соединении одного из выводов генератора с входом К+ МС (вариант 9 табл. 1), зависимость коэффициента деления от числа входных импульсов зеркальна по вертикали относительно зависимости (12):

Kal = 4096 - rem

f Sm Л

m„

v p у

, для K„l g [S, 4096],

(13)

m = 212 • 23 = 215 = 32 76S.

p

Выражения (12), (13) указывают на то, что зависимость коэффициента деления от числа входных импульсов периодическая и внутри периодов линейная, либо возрастающая, либо убывающая в пределах Kл1 от 8 до 4096 входных импульсов.

Полученные значения коэффициентов деления частоты для различных вариантов подключения выводов МС 512ПС8ВК, представленных в табл. 1, сведены в табл. 2.

Таблица 2

Коэффициенты деления частоты МС 512ПС6ВК в зависимости от варианта подключения ее выводов

Вариант таблицы 1 Коэффициент деления частоты Значения коэффициентов деления

Гд2 , Kí

1 221+24

2 29+12 220+23

3 Фиксированный 32264 - 32704

4 7 5 1 1022; 1023 -; 2042; 2047 - ; 4082 ^ 4095 - 8 8 2 212 K д!

5 211 K Л

6 Программируемый 4 ^ 4096 Выходной сигнал отсутствует

7

8 Переменный 8 ^ 4096

9

Заключение

В заключение отметим:

- для построения делителей частоты с фиксированным, программируемым и переменным

коэффициентами деления частоты может использоваться специализированная микросхема

цифрочастотного и времяимпульсного преобразования 512ПС8ВК;

- коэффициент деления частоты при использовании МС 512ПС8ВК может принимать как

целочисленные, так и дробные значения от 4 до 224.

Список литературы

1. Справочник по материалам и технологиям МЭМС на основе кремния. 3-е изд. Микро- и нанотехно-логии. Глава 45. Акселерометры. 2020. С. 879-898.

2. Папко А. А., Кирянина И. В., Комбарова И. В. Об исследовании повторяемости и воспроизводимости метрологических характеристик прецизионных акселерометров // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2014. № 1. С. 21-24.

3. Акселерометры низкочастотные линейные АЛЕ 055М. Свидетельство об утверждении типа средств измерений 58401. Изготовитель Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт физических измерений» (ОАО «НИИФИ»), г. Пенза. № 60338-15. 2015. URL: https://nd-gsi.ru/grsi/ 600xx/60338-15.pdf

4. Хейс Т. К., Хоровиц П. Искусство схемотехники. Теория и практика : пер. с англ. СПб. : БХВ-Петербург, 2022. 1200 с.

5. Микросхемы интегральные 512ПС8ВК. Технические условия ЛСАР.431239.001ТУ. ЕКПС 5962. 2021. 62 с.

6. Захаров А. В., Либкинд И. В., Трофимов В. Ю., Шахмейстер Л. Е. Времяимпульсные преобразователи в автономных информационных и измерительных системах // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2023. № 2. С. 59-68.

References

1. Spravochnik po materialam i tekhnologiyam MEMS na osnove kremniya. 3-e izd. Mikro- i nanotekhnologii. Glava 45. Akselerometry = Handbook of silicon-based MEMS materials and technologies. 3rd ed. Micro-andnanotechnology. Chapter 45. Accelerometers. 2020:879-898. (In Russ.)

2. Papko A.A., Kiryanina I.V., Kombarova I.V. On the study of repeatability and reproducibility of metrological characteristics of precision accelerometers. Izmerenie. Monitoring. Upravlenie. Kontrol' = Measurement. Monitoring. Management. Control. 2014;(1):21-24. (In Russ.)

3. Low-frequency linear accelerometers ALE 055M. Certificate of type approval of measuring instruments 58401. Manufacturer Open Joint Stock Company "Scientific Research Institute of Physical Measurements" (JSC "NIIFI"), Penza. № 60338-15. 2015. (In Russ.). Available at: https://nd-gsi.ru/grsi/600xx/60338-15.pdf

4. Kheys T.K., Khorovits P. Iskusstvo skhemotekhniki. Teoriya i praktika: per. s angl. = The art of circuit engineering. Theory and practice : trans. from English. Saint Petersburg: BKhV-Peterburg, 2022:1200. (In Russ.)

5. Integrated circuits 512PS8VC. Technical specifications of LSAR.431239.001TU. ECPS 5962. 2021:62. (In Russ.)

6. Zakharov A.V., Libkind I.V., Trofimov V.Yu., Shakhmeyster L.E. Time-pulse converters in autonomous information and measuring systems. Izmerenie. Monitoring. Upravlenie. Kontrol' = Measurement. Monitoring. Management. Control. 2023;(2):59-68. (In Russ.)

Информация об авторах /Information about the authors

Вадим Юрьевич Трофимов

кандидат технических наук,

доцент кафедры автономных информационных

и вычислительных систем,

Балтийский государственный технический

университет «ВОЕНМЕХ» имени Д. Ф. Устинова

(Россия, г. Санкт-Петербург,

1-ая Красноармейская ул., 1)

Е-mail: l.e.shahmejster@onegroup.ru

Vadim Yu. Trofimov

Candidate of technical sciences,

аssociate professor of the sub-department

of autonomous information

and measurement systems,

Baltic State Technical University "VOENMEH"

named after D.F. Ustinov

(1 1st Krasnoarmeyskaya street,

St. Petersburg, Russia)

Леонид Ефимович Шахмейстер

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автономных информационных и вычислительных систем, Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» имени Д. Ф. Устинова (Россия, г. Санкт-Петербург, 1-ая Красноармейская ул., 1) Е-mail: l.e.shahmejster@onegroup.ru

Leonid E. Shakhmeister

Doctor of technical sciences, professor, professor of the sub-department of autonomous information and measurement systems, Baltic State Technical University "VOENMEH" named after D.F. Ustinov (1 1st Krasnoarmeyskaya street, St. Petersburg, Russia)

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов / The authors declare no conflicts of interests.

Поступила в редакцию/Received 15.09.2023 Поступила после рецензирования/Revised 16.10.2023 Принята к публикации/Accepted 13.11.2023

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.