Fachkonzept: Schaltnetze
Mehrere Gatter können mit Leitungen zu einem Schaltnetz verbunden werden.
Jedes Schaltnetz berechnet eine Schalttabelle.
Bei einem Schaltnetz hängt die Ausgabevariable nur von den aktuellen Eingangsvariablen ab.
Ein Schaltnetz besitzt also keinen Speicher, in dem Werte, die früher berechnet wurden, gespeichert werden können.
Die Schalttabelle, die von einem Schaltnetz berechnet wird, kann man leicht ermitteln: Man probiert alle möglichen Belegungen der Eingangsvariablen aus und notiert die Ausgangsvariable. Bei der Reihenfolge der Belegungen der Eingangsvariablen orientiert man sich am Dualsystem.
Bsp.: Das folgende Schaltnetz des Multiplexers berechnet die untenstehende Schalttabelle.
| $s$ | $d_0$ | $d_1$ | Leitung |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
Schaltnetze verstehen
Die Gatter im Multiplexer (vgl. obenstehende Simulaton) besitzen folgende Aufgaben:
-
Die beiden AND-Gatter werden als Datentor verwendet.
Das Signal von Teilnehmer 1 kann das Datentor nur dann passieren, wenn am zweiten Eingang eine 1 anliegt. Liegt am zweiten Eingang eine 0 an, ist der Ausgang des Datentors immer 0: -
Das NOT-Gatter sorgt dafür, dass immer genau ein Datentor geöffnet und das andere Datentor geschlossen ist:
Ist das Steuersignal s=0, so ist nur das Datentor von Teilnehmer 0 geöffnet.
Ist das Steuersignal s=1, so ist nur das Datentor von Teilnehmer 1 geöffnet.
- Das OR-Gatter sorgt dafür, das Ausgangswert des geöffneten Datentors auf die Leitung gegeben wird.
Einfache Schaltnetze wie einen Multiplexer kann man also durch intuitives Überlegen verstehen und konstruieren. Um komplexere Schaltnetze konstruieren zu können, benötigt man ein systematisches Verfahren. Dieses Verfahren wird auf den folgenden Seiten erklärt.
