Ранее считалось, что при изменении состояний дискретного автомата
входные и внутренние переменные изменяются мгновенно. В реальных условиях
изменение значения сигнала на входе дискретного автомата вызывает изменения
сигналов в промежуточных узлах комбинационной схемы с некоторым отставанием по
времени, определяемым инерционными свойствами логических элементов. В
результате если между входом и выходом дискретного автомата имеется несколько
путей с разными временами прохождения сигнала, то в переходный период на выходе
возможно появление кратковременного сигнала (всплеска), не соответствующего
статическим состояниям входов.
В контактных схемах появление такого сигнала связано с неодновременным
переключением (замыканием или размыканием) разных контактов одного реле.
Такое явление получило название состязаний цепей или сигналов
в комбинационных схемах.
Если в результате состязания не нарушается функционирование дискретного
автомата (нет непредвиденных включений или выключений выходных элементов и
элементов памяти), то такие состязания называются допустимыми (некритическими),
в противном случае состязания будут недопустимыми (критическими).
Определим условия появления состязаний цепей в комбинационной схеме при
единичном изменении сигнала на одном из входов дискретного автомата.
Рассмотрим реализацию функции F в
двух формах: в форме ДНФ и в форме КНФ.
Рис. 5.24. Элементарные системы, создающие
состязания
В статическом состоянии обе схемы эквивалентны. Однако в переходные
периоды при а = b = 1 и
изменении состояния входа х в схеме на рис. 5.24, а возможен кратковременный разрыв
цепи (появление нулевого всплеска). Это произойдет, если контакт
разомкнется
раньше, чем замкнется х. Во
второй схеме при заданных условиях цепь будет замкнута все время. Аналогично
при а = b = 0 в
статическом состоянии все цепи будут разорваны, но при изменении состояния
входа х в схеме на рис. 5.24, в возможно кратковременное замыкание цепи
(появление единичного всплеска).
Не приводя здесь строгих доказательств, которые имеются в специальной
литературе [4], отметим следующие важные свойства комбинационных схем,
связанные с состязаниями:
1) Появление всплесков, вызванных состязаниями
на выходе дискретного автомата, возможно только при наличии взаимоинверсных
сигналов (разноименных контактов) в цепи комбинационной схемы.
2) Когда некоторая цепь комбинационной схемы
выражена в ДНФ (в виде суммы произведений), то при изменении одной переменной в
этой цепи возможен только нулевой всплеск.
3) Если цепь комбинационной схемы моделируется
КНФ (произведением сумм), то при изменении одной переменной в данной цепи
возможен только единичный всплеск.
Следовательно, если при синтезе дискретных систем управления применять
логические функции в форме ДНФ и использовать на выходе дискретного автомата в
качестве выходных элементов и элементов памяти статические триггеры, то в таких
системах не могут возникнуть недопустимые состязания, так как возникающие при
состязаниях нулевые всплески не влияют на состояния триггеров.
Комментариев нет:
Отправить комментарий