Структурні схеми з дешифратором

Структурні схеми з дешифраторами дозволяють у деяких випадках зменшити число логічних елементів, необхідних для реалізації схеми. Така схема може бути побудована або з використанням типової мікросхеми дешифраторів, або з дешифратором, побудованим на логічних елементах. У першому випадку виграш визначається співвідношенням вартості логічних елементів, що видаляють з схеми, і мікросхеми дешифратора. У другому випадку доцільністю застосування структурної схеми визначається відношенням вартості логічних елементів і витратами на побудову дешифратора. На рис. 7.5 представлена структурна схема автомата з дешифратором. Число виходів дешифратора визначається числом змінних, що використовуються для кодування станів. Кожний код стану збуджує єдиний сигнал, що відповідає одиниці на виході дешифратора.

Рис.7.5. Структурна схема з дешифратором станів

Таким чином, у кожний момент часу на одному з виходів дешифратора є сигнал, що відповідає одиниці, а на інших виходах – сигнали, що відповідають нулю. Ця обставина дозволяє вважати схеми з дешифратором станів різновидом схем з кодуванням “один з l” і використовувати властивості таких кодів і способи побудови функцій збудження і виходів. Включення дешифратора в схему дозволяє застосувати для опису переходів кон’юнкції. Принцип реалізації таких функцій показаний на рис. 7.5 в полі комбінаційної схеми.

Можливість реалізації комбінаційної схеми автомата з використанням тільки двовходових елементів кон’юнкції та багатовходових елементів диз'юнкції досить зручна. Однак застосування тільки схем кон’юнкції із двома входами приводить до істотного збільшення числа таких схем, необхідних для побудови дешифраторів. У загальному випадку для реалізації n-вимірної кон’юнкції необхідно побудувати ланцюжок з (n – 1) двовходових схем. Для того, щоб зменшити складність дешифраторів і позбутися від багатоярусних схем, що реалізують багатомісні кон’юнкції, використовують надлишкове кодування із застосуванням спеціальних кодів, що містять у кожному наборі однакове число одиниць. Приклад використання кодів із двома одиницями наведений в табл. 7.1.

Таблиця 7.1. Кодування станів

Застосування кодів із двома одиницями дозволяє побудувати дешифратор на двовходових схемах кон’юнкцій. У тих випадках, коли в розпорядженні проектувальника є схеми кон’юнкції з k входами, можна використовувати для кодування двійкові набори з k одиницями. У загальному випадку число різних двійкових наборів, що містять k одиниць, визначається числом сполучень із h елементів по k. Стан автомата при такому кодуванні розпізнається по k одиницях. Це досягається за рахунок великої кількості невикористаних наборів. Доказ цього факту може бути виконано тим же способом, що й для “один з l”.

Рис.7.6. Структурна схема із двома дешифраторами станів

Інший спосіб зменшення складності дешифраторів при реалізації схем на елементах з k>2 входами полягає в тому, що в схему включають не один, а кілька дешифраторів, кожний з яких перетворює групу змінних. Приклад структурної схеми автомата із двома дешифраторами станів представлений на рис. 7.6. Кожен стан у такій схемі визначається двома виходами різних дешифраторів. Зменшення складності схеми досягається за рахунок використання дешифраторів для меншого числа змінних.

Схеми з дешифраторами на практиці виявляються досить громіздкими. Застосування таких схем доцільно при реалізації функцій збудження і функцій виходів, що не піддаються мінімізації з використанням мікросхем дешифраторів.