基于数据选择器和D触发器的多输入时序电路设计

在SSI时序逻辑电路设计中，遵循的设计准则是：在保证所设计的时序逻辑电路具有正确功能的前提下，触发器的激励函数应最小化，从而简化电路结构。用卡诺图法或公式法化简触发器的激励函数，在多输入变量时相当繁琐甚至难以进行。因此，需要寻求多输入时序逻辑电路简捷设计方法。本文给出多输入变量时序逻辑网络的一种新型结构：将D触发器和数据选择器进行组合，构成既有存储功能又有数据选择功能的多输入时序网络，并给出设计过程中不需要进行函数化简的设计技术。

1 基本原理

1．1 基本多输入时序网络

1．1．1 多输入时序网络的基本形式

用1个D触发器和1个2选1数据选择器构成多输入时序网络的基本电路，如图1所示。

图1中，触发器的现态输出Qn作为数据选择器的A选择输入变量，数据选择器的Y输出作为触发器的D输入信号，数据选择器的输入端D0，D1作为所构成时序网络的外部信号输入端。

1．1．2 多输入时序网络基本电路的状态方程

由D触发器的特性方程Qn+1=D、数据选择器的输出逻辑表达式的关系，得多输入时序网络基本电路的状态方程：

写成矩阵形式为：

1．1．3 已知状态转换关系确定时序网络输入矩阵参数的方法

由式(1)、式(2)有：

(1)现态Qn=0时，Qn+1=D0，选择输入D0，由状态转换关系确定D0。可实现所要求的状态转换：

若Qn+1=O，即状态转换为0→O，则式(2)中的输入矩阵应填D0=0；

若Qn+1=1，即状态转换为O→1，则式(2)中的输入矩阵应填D0=使状态产生变化的输入变量。

(2)现态Qn=1时，Qn+1=D1，选择输入D1，由状态转换关系确定D1可实现所要求的状态转换：

若Qn+1=1，即状态转换为1→1，则式(2)中的输入矩阵中应填D1=1；

若Qn+1=0，即状态转换为1→O，则式(2)中的输入矩阵中应填D1=使状态产生变化的输入变量取反。

1．2 2个状态变量的多输入时序网络

1．2．1 2个状态变量多输入时序网络的形式

用2个D触发器和2个4选1数据选择器可构成有2个状态变量的多输入时序网络，如图2所示。

图2中，触发器的2个现态输出作为数据选择器的A1A0选择输入变量，2个数据选择器的Y输出分别作为2个触发器的D输入信号，数据选择器的输入端D10～D13，D00～D03作为所构成时序网络的外部信号输入端。

1．2．2 两个状态变量多输入时序网络的状态方程

按基本多输入时序网络的分析方法，可得状态方程的矩阵形式为：

作者：任骏原   来源：现代电子技术