Данная схема осуществляет коммутации единственного канала с одним из нескольких по адресу, указанному на адресных входах. Информация при этом может следовать в обе стороны (рис.1.17).

	A0		D0 out/in
		MX
	AN-1
	D in/out		DM-1 out/in

Рис.1.17.

Такое устройство в адресной части содержит дешифратор, выходы которого управляют ключами направлений (рис.1.18). В каждый момент времени только один выход дешифратора может быть активен, поэтому будет скоммутировано только одно направление.

A0
DC	D0 out/in
AN-1	Кл
	1

D in/out

DM-1 out/in

Кл

M

Рис.1.18.

2. Конечные автоматы (последовательностные устройства).

Конечные автоматы служат для хранения информации, и ее преобразования с учетом предыдущего состояния. В каждый момент времени состояние такого устройства зависит не только от входной комбинации, но и от предыдущего состояния выхода. Такие устройства содержат в структуре обратные связи. Одна степень обратной связи позволяет хранить информацию – это связь внутри простейшей ячейки. Вторая степень обратной связи позволяет преобразовывать информацию. Это связи между простейшими ячейками. Простейшей ячейкой или простейшим конечным автоматом является триггер.

2.1. Триггеры.

1

Триггер – конечный автомат, имеющий два устойчивых состояния – «0» и «1». Простейшие триггерные ячейки – T-триггер и асинхронный RSтриггер. На примере синтеза этих ячеек покажем особенности построения конечных автоматов.

T	&	Q
	&
	&

Рис.2.1.

2.1.1. T –триггер.

Это устройство имеет один вход – T и один выход – Q. При подаче «1» на вход T состояние выхода становится инверсным предыдущему. Таблица функционирования T-триггера (табл.2.1.).

T n	Q n-1	Q n
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Табл.2.1.

Таким образом Qn=`Tn× Qn-1ÚTn×` Qn-1=TnÅQn-1

Все схемы триггеров построены в базисе И-НЕ, поэтому выведенное выражение мы не используем, а преобразуем его к базисному, используя соотношения алгебры логики

`x = x ; x Úy = `x ×` y ;

Тогда Qn=`Tn× Qn-1ÚTn×` Qn-1 = `Tn× Qn-1× Tn×` Qn-1 (2.1.)

Изобразим схему (рис.2.1).

Элементы И-НЕ управляются нулями. Из рис.2.1 очевидно, что при подаче уровня «1» на вход T, состояние триггера изменится на противоположное. Диаграмма работы Т-триггера (рис.2.2).

1

T

Q t

t

Рис.2.2.

2.1.2. Асинхронный RS-триггер.

Это конечный автомат, имеющий два выхода – прямой и инверсный. Состояние триггера, определяемое по уровню на прямом выходе Q, всегда

подтверждается своей инверсией на выходе `Q.

S		Q

Q

R

Рис.2.3.

На рис.2.3 изображена блок-схема RS-триггера. Входы S и R – управляющие. S –set, вход установки «1». При подаче управления на этот

вход триггер устанавливается в единицу (Q=1; `Q=0). R – reset, вход установки «0». При подаче управления на этот вход триггнр

устанавливается в ноль (Q=0; `Q=1). Подача управления на оба входа одновременно запрещена. Таким образом, получаем следующую таблицу функционирования устройства (табл.2.2), при условии управляющих сигналов, равных «1».

R n	S n	Q n-1
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

	Q n		Q n		Режим работы
	0	1			Режим хранения
	1	0
	1	0			Установка 1
	1	0
	0	1			Установка 0
	0	1
	-	-			Запрещённая комбинация
	-	-

Табл.2.2.

Из таблицы получаем формулы для Qn и`Qn, основываясь на состояниях выхода «1».

1

Qn = Qn-1×` Rn×` SnÚ`Qn-1× Sn×` RnÚQn-1× Sn×` Rn =

Qn-1×` Rn×` SnÚSn×` Rn =`Rn× (Qn-1× `SnÚSn)=`Rn× (SnÚQn-1) (2.2)

`Qn = `Qn-1×` Rn×` SnÚ`Qn-1×` Sn× RnÚQn-1×` Sn× Rn =

`Qn-1×` Rn×` SnÚ`Sn× Rn =`Sn× (`Qn-1× `RnÚRn)=`Sn× (RnÚ`Qn-1) (2.3)

Схема асинхронного RS-триггера строится на элементах 2И-НЕ или на элементах 2ИЛИ-НЕ. Построим такой триггер на элементах 2И-НЕ. Для этого воспользуемся

выражениями алгебры логики `x Ú`y = x × y

Итак Qn =`Rn× (SnÚQn-1) =`Rn× (`Sn×` Qn-1)

Тогда `Qn=`Rn× (`Sn×` Qn-1) (2.4.)

S	&	Q
1
		&

R

1

Рис. 2.4.

`Qn=`Sn× (RnÚ`Qn-1) =`Sn× (`Rn× Qn-1)

Тогда Qn=`Sn× (`Rn× Qn-1)

(2.5.)

S

Q n

1

&

R

1

&

Рис.2.5.

1

Объединяя обе схемы, получаем схему асинхронного RS-триггера, рис.2.6.

S	&	Q
1
R	&	Q
1

Рис.2.6.

Действительно, т.к. элемент И-НЕ управляется нулями, подача «0» на входы R и S приводит к хранению предыдущей информации с помощью

обратных связей. Подача «1» на вход S всегда устанавливает Q=1, а `Q=0. Подача «1» на вход R устанавливает `Q=1, Q=0. Подача «1» на оба входа

устанавливает Q=1 и `Q=1. Это состояние неопределенно, т.к. инверсия выхода отсутствует. Переход в режим хранения при этом невозможен. Поэтому такая входная комбинация является запрещенной.

Для схемы на элементах 2ИЛИ-НЕ, используя правило `x×` y = xÚy , получим

Qn=`Rn× (SnÚQn-1)=RnÚ(SnÚQn-1)

`Qn=`Sn× (RnÚ`Qn-1)=SnÚ(RnÚ`Qn-1)

а)

S	1		Q
		1
R

2