Последовательностные схемы

Программируемые логические матрицы.

Применение ПЗУ для реализации произвольных логических функций.

Одно из интересных применений ПЗУ - реализация произвольных логических функций . Для этого входные переменные подаются на адресные входы , а в соответствующие ячейки ПЗУ записываются значения функций . Так на ПЗУ с организацией 2K*8 можно реализовать восемь функций от десяти и менее аргументов , причем не требуется минимизировать функции . Сводная таблица истинности заданных функций и является картой заполнения ПЗУ .

Использовать ПЗУ целесообразно , когда преобразованию подлежат почти все комбинации входных переменных , а общее число переменных больше шести - восьми . Если в заданных для реализации функциях используется сравнительно малая доля всех возможных входных комбинаций , то рациональнее применять программируемые логические матрицы (ПЛМ) .

ПЛМ имеет n входов , k элементов “И” , каждый из которых имеет 2n входов , которыми он связан с линиями входных сигналов и их инверсий. В линии связи включены специальные перемычки , которые можно выборочно разрушать (“пережигать”) . Таким образом могут быть получены k конъюнкций входных переменных или их инверсий . Каждая конъюнкция может быть подана на входы m элементов “ИЛИ” , выходы которых подключены к управляемым инверторам , т. е. элементам , которые , по желанию пользователя, могут или инвертировать входной сигнал , или повторять его . Выходы этих элементов являются выходами самой ПЛМ . Элементы “ИЛИ” , так же имеют на входах выжигаемые перемычки .

Порядок подготовки функций к реализации на ПЛМ следующий :

для всех функций получают минимальные ДНФ и вычисляются все конъюнкции , входящие в состав ДНФ всех функций ;

программируется слой элементов “И” , т.е. получаются все необходимые конъюнкции ;

программируется слой “ИЛИ” , т.е. набираются все ДНФ , при этом если значение функции равно “0” на меньшем половины числе входных комбинаций , выгоднее реализовать инверсию функции , а затем инвертировать ее с помощью выходного управляемого инвертора .

Типичный диапазон числа входов ПЛМ - 8-16 , различных конъюнкций -24- 96 , выходов -4-12 . Примером ПЛМ является микросхема К556РТ1 с n=16 , k=48 , m=8 совместимая по питанию и сигналам с ТТЛ сериями .

Последовательностные схемы или цифровые автоматы (ЦА) с памятью составляют другой, более сложный класс преобразователей дискретной информации. В отличие от КС они имеют некоторое конечное число различных внутренних состояний. Выходные сигналы ЦА в данном такте определяются в общем случае входными сигналами, поступившими на вход ЦА в этом такте, и внутренним состоянием автомата, которое явилось результатом воздействия на автомат входных сигналов в предыдущие такты.

Комбинация входных сигналов и текущего состояния ЦА в данном такте определяет не только выходные сигналы, но и то состояние, в которое автомат перейдет к началу следующего такта.

Функции перехода и выходов могут задаваться в форме таблиц или с помощью графов. При задании в виде графов состояния автомата представляют вершинами, а переходы из состояния в состояние – дугами. На дугах указываются значения входных сигналов, вызывающих соответствующие переходы.

Примерами простейших конечных ЦА являются триггеры .