д) Реализация схемы по Хафману

До сих пор мы стремились построить какую-либо схему, замещающую заданную последовательностную машину, не следя за тем, чтобы она была реализацией, т. е. чтобы она была защищена от критических состязаний, например путем исключения одновременного срабатывания нескольких реле. В частности, в примере, рассмотренном в предыдущем пункте, встречаются случаи, когда переход из одного равновесного состояния в другое должен сопровождаться одновременным срабатыванием нескольких реле. Например, если автомат находился при входе в состоянии (первый столбец, третья строка табл. 5.12), то при действии на него входа он должен перейти в состояние Такой переход сопровождается одновременным переключением всех трех реле . Если при этом переключении какие-нибудь реле сработают быстрее, например и IV уже станут равными единице, еще не переключится на нуль, то схема может прийти в устойчивое состояние , т. е. осуществится неверное срабатывание автомата из-за состязаний реле.

Построение автомата на элементах задержки полностью исключает возможность критических состязаний. Однако построить на элементах задержки исходный автомат, по условию работающий в тактности, определяемой моментами изменения состояний входа, трудно. Для этого нужно было бы построить сигнализирующее устройство (часы) для управления элементами задержки, реагирующее на любые изменения состояния входа.

Вместе с тем таблица переходов является основной таблицей «быстрого» автомата, соответствующего исходному в том смысле, что наблюдение за устойчивыми состояниями «быстрого» автомата дает картину работы исходного автомата, работающего в тактности, определенной изменениями состояний входа. Можно говорить о построении «быстрого» автомата, соответствующего исходному, на элементах задержки, исключая, таким образом, состязания. Это сделать легче, так как в этом случае проще построить сигнализирующее устройство (часы).

Реализация Хафмана состоит в том, что по таблице переходов строится схема «быстрого» автомата с применением релейно-контактных элементов задержки и организуется релейно-контактное сигнализирующее устройство. Схема, являющаяся реализацией Хафмана, содержит автомат на задержках (см. рис. 5.8) с контактными сетями , определенными таблицей переходов.

Рис. 5.16.

Если в таблице переходов строк, то эта часть схемы содержит реле (по 2 реле в каждом элементе задержки), а число элементов задержки равно наименьшему целому, удовлетворяющему неравенству .Контактные сети определяются теми же самыми логическими функциями, которыми по таблице переходов определяются состояния промежуточных реле , при построении релейно-контактной сети без учета возможных состязаний.

На рис. 5.16 и 5.17 даны структурные схемы релейноконтактных сетей, соответствующих автомату, синтезируемому в примере предыдущего пункта.

Схема рис. 5.16 построена без учета возможных состязаний, а схема рис. 5.17 является реализацией Хафмана, исключающей состязания. На этих рисунках — одни и те же контактные сети, определенные табл. 5.14. Эти контактные сети могут быть построены по найденной выше таблице релейной схемы (табл. 5.14) с помощью любого метода теории релейно-контактных сетей (например, по методу Блоха, описанному в § 2.3).

Контакты , содержащиеся в реализации Хафмана, предназначены для управления элементами задержки и принадлежат специальному реле . Это реле является выходным для схемы специального сигнализатора тактов (часов). Хафман дает универсальную схему такого сигнализатора. Она построена на основании следующих соображений.

Рис. 5.17.

Таблица переходов построена так, что соответствующий ей автомат после изменения состояния входа и по прошествии одного «быстрого» такта оказывается в равновесном состоянии, т. е. не изменяет своего состояния в последующих «быстрых» тактах. Равновесному состоянию при применении элементов задержки соответствует равенство входов и выходов в каждой задержке.

Таким образом, момент наступления такта можно связывать с моментом, когда, во-первых, наступило неравенство (неравнозначность) между входом и выходом в каком-либо элементе задержки (т. е. когда для элемента задержки и, во-вторых, когда это неравенство, обусловленное изменением входа, наступило во всех тех задержках, где оно должно возникнуть. Это условие с добавлением того, что возврат сигнализатора (часов) в исходное состояние должен происходить только тогда, когда на задержках установилось равенство между входами и выходами, приводит к следующей логической формуле для сигнализатора:

Рис. 5.18.

Релейно-контактная схема такого сигнализатора для случая , соответствующего рассмотренному примеру, показана на рис. 5.18. В связи с тем, что к примененным в задержках реле сигнализатор добавляет еще одно реле, эта реализация Хафмана называется -реализацией.