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Hardware >> Schaltnetze & Schaltwerke


Um die verschiedenen Zustände und Übergänge der Schaltnetze/Schaltwerke besser darstellen zu können, gibt es eine Reihe an Diagrammen.
Generell kann in den Diagrammen jede Zahl auch durch ein x ersetzt werden, was dann für einen beliebigen Wert steht.


Zustandsfolgediagramm

Hier beschreibt jeder Kreis einen möglichen Zustand des Systems. In diesem befinden sich alle für den Zustand relevanten Variablen mit ihren konkreten Werten, zusammen mit dem optionalen Zustandsnamen, welcher dann in der oberen Hälfte des Kreises aufgefürt wird. Sie können durch Pfeile verbunden sein, die jeweils aussagen, bei welcher Bedingung in den nächsten Zustand gewechselt wird. Es kann sein, dass mehrere Pfeile mit je unterschiedlichen Bedingungen von einem Zustand ausgehen oder auf einen anderen zeigen. Beim Start des Systems beginnt man in dem Zustand, auf den der „Reset”-Pfeil zeigt.

Es gibt zwei Spezialfälle:

Das rechts ist eine Sackgasse, aus der man nicht mehr herauskommt.

Dies ist eine Endlosschleife.


Impulsdiagramm

Das Impulsdiagramm zeigt die Veränderung der Ausgangssignale in Abhängigkeit der Eingangssignale und der vorherigen Zustände.
Es besteht aus mehreren Linien übereinander, die je für ein Eingangs- oder Ausgangssignal stehen. Wenn auf dieser Linie Kasten steht, dann bedeutet dies, dass das Signal gerade an ist (1), ansonsten ist es aus (0).
Der zeitliche Verlauf wird von links nach rechts dargestellt, es kann also abgelesen werden, wie das System auf gewisse Eingabemuster und Sequenzen reagiert. Hier ein Beispiel für ein T-FF:

Der Ausgang Q wechselt jedes mal, wenn T eine positive Taktflanke erhält, den Zustand. Vor allem bei komplexeren Schaltwerken kann es hilfreich sein ein Impulsdiagramm zu erstellen, da man so einfacher die Zusammenhänge der einzelnen Eingabewerte zu den Ausgängen nachvollziehen kann.


Zustandsfolgetabelle (Funktionstabelle / Wahrheitstabelle)

Diese wurde bereits im Kapitel der Flip Flops verwendet, um die Ein- und Ausgaben einer Schaltung basierend auf dem vorherigen Zustand darzustellen. Allgemein besteht sie aus zwei durch eine Doppellinie getrennten Bereichen (Zustand vorher/nachher, Eingabe/Ausgabe), die jeweils weiter unterteilt werden können. In jeder Spalte steht als Titel ein Signal und in den Zeilen darunter jeweils 1 oder 0 für je den aktuellen Zustand des Signals.

Um ohne großen Aufwand alle Varianten der Eingabemuster abzudecken, kann man in der ersten Spalte die erste Hälfte mit nullen und den rest mit einsen auffüllen. Die nächste Spalte hat dann das erste und dritte Viertel mit nullen, das zweite und vierte Viertel mit einsen. Die nächste Spalte hat jedes achtel abwechseld und so weiter.

Wenn man aus einer Wahrheitstabelle eine Schaltung macht, nennt man das Synthese.
Wenn aus einer Schaltung eine Wahrheitstabelle abgeleitet wird, ist das eine Analyse.