10. 5. Логические автоматы с памятью

Логическими автоматами с памятью, или последовательными ло­гическими устройствами, называются устройства, логические значения на выходах которых определяются как совокупностью логических значений на входах в данный момент времени, так и состоянием автомата по результатам его предшествующей работы. Запоминание предшествующих состояний обычно выполняется с помощью триггеров.

Типичными примерами логических автоматов с памятью являются счетчики импульсов и регистры.

Рассмотрим работу трехразрядного счетчика (рис. 10.18, а) на основе двухступенчатых JK- триггеров (рис. 10.17, б) с представлением результата счета в двоичной системе счисления.

Рис. 10.18

Перед началом работы счетчика все его разряды устанавливаются в состояние Q₁ = Q₂ = Q₃ = 0. В момент окончания первого счетного импульса триггер младшего разряда ТТ₁ переключается, а состояние триггеров старших разрядов ТТ₂ и ТТ₃ не изменяется, т. е. значение двоичного числа на выходе счетчика равно Q₁Q₂Q₃ = 001. В момент окончания второго счетного импульса триггер ТТ₁ снова переключается и логическое значение выхода младшего разряда изменяется с 1 на 0. Поэтому одновременно переключится и триггер ТТ₂, т.е. Q₃Q₂Q₁ = 010. Далее переключение триггеров происходит аналогично, так что число импульсов на входе счетчика соответствует числу в двоичной системе счисления на его выходе (рис. 10. 18, б).

Регистрами называются устройства для приема, хранения, передачи и преобразования информации, представленной обычно в двоичной системе счисления. На рис. 10.19, а в качестве примера приведена схема трехразрядного регистра сдвига.

Рис. 10.19

Предварительно подачей сигналов на установочные входы R и S все триггеры устанавливаются в состояние Q₁ = Q₂ = =Q₃ = 0.

Установим далее триггер ТТ₁ в состояние Q = 1. При этом состояние регистра определится совокупностью значений Q₁Q₂Q₃ = 100. Под действием первого импульса синхронизации состояние регистра изменится на Q₁Q₂Q₃ = 010, под действием второго импульса синхронизации — на Q₁Q₂Q₃ = 001и т.д. (рис. 10.19, б).

10. 6. Логические автоматы без памяти

Логическими автоматами без памяти, или комбинационными ус­тройствами, называются устройства, логические значения выходов которых однозначно определяются совокупностью логических значений на входах в данный момент времени. К логическим автоматам без памяти относятся дешифраторы, шифраторы, мультиплек соры, демультиплексоры, сумматоры и другие устройства цифровой техники. Элементной базой для их реализации служат логические элементы.

Дешифратором называется устройство, вырабатывающее сигнал 1 только на одном из своих выходов в зависимости от кода двоичного числа на п входах. На рис. 10.20, а и б приведены условное изображение дешифратора на п = 2 входа, выхода и его таблица истинности.

Шифраторы выполняют функцию, обратную дешифраторам.

Мультиплексором называется устройство для коммутации одного из 2^т информационных входов на один выход. Для реализации необходимой коммутации мультиплексор имеет кроме информационных входов также т адресных входов. Значение числа в двоичном коде на адресных входах определяет адрес коммутируемого информационного входа.

Рис. 10.21

Рис. 10.20

Условное изображение мультиплексора с двумя адресными т = 2 (y₁ и y₂) и четырьмя информационными 2^т = 4 (х₁, х₂, х₃, х₄) входами, а также его таблица истинности приведены на рис. 10.21, а и б.

Демультиплексоры выполняют функцию, обратную мультиплек­сорам.