КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Цифровые компараторы
Цифровые компараторы (устройства сравнения) относятся к арифметическим устройствам. Они предназначены для сравнения двух n-разрядных двоичных чисел
А{ап-1, ап-2, … а0}и B{bn-1, bn-2,.. b0}. В зависимости от схемного исполнения компаратора результатом сравнения могут быть признаки: А=В, А>Ви А<В. Интегральные компараторы являются, как правило, функционально полными, т. е. выполняют все три операции и имеют три выхода. На каждом из них получается результат одной определенной операции в виде некоторого логического уровня.
Пример условного графического изображения четырехразрядного цифрового компаратора приведен на рис. 2.13. Здесь выходные сигналы F, Lи N отображаются в виде уровня логической единицы соответственно при А=В, А>Ви А<В. Операции сравнения являются поразрядными. Условия работы многоразрядного функционального полного компаратора приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2.
| a | b | F | L | N |
Из нее следует, что
Операция равнозначности Fявляется отрицанием операции неравнозначности, т. е.
Поэтому для ее реализации можно использовать узел неравнозначности (исключающее ИЛИ) с инвертором на выходе, а для операций Lи N– еще два конъюнктора D5, D7(рис. 2.14).
У многоразрядного компаратора факт равенства чисел А к В устанавливается в случае (попарного равенства между собой всех одноименных разрядов этих чисел (аi, bi). Отсюда следует, что структура многоразрядного компаратора равнозначности должна состоять из соответствующих однотипных одноразрядных узлов, выходы которых объединяются логическим элементом И (рис. 2.15).
У компараторов неравнозначности разрядные узлы зависимы друг от друга. При разрядном сравнении старшие разряды пользуются приоритетом над младшими. Например, в трехразрядном компараторе неравенство А>В обеспечивается в следующих случаях: когда a1>b2 или а2=b2 и а1>b1, или а2=b2 и а1=b1 и а0>b0, что в СДНФ выглядит так:
Синтезированный по данному выражению компаратор представлен на рис. 2.16. На рисунке, кроме того, показана возможность получения признака А = В с помощью дополнительного узла равнозначности младшего разряда D6 и конъюнктора D11.
Очевидно, для реализации одновременно двух неравенств (А>В и А<В) компаратор (рис 2.16) необходимо дополнить тремя инверторами для переменных аi тремя конъюнкторами и дизъюнктором, аналогичными D7...DI0.
Типовым примером может служить четырехразрядный компаратор К555СП1 (К531СП1) (рис. 12.17). Он наряду с четырьмя парами входов, которые принимают для анализа два четырехразрядных числа Аи В,имеет три входа EX(A>B), EX(A=B), ЕХ(А<В), предназначенные для расширения (наращивания) разрядности компаратора. Входы наращивания определяют состояние выходов L, Fи N только при А=В.
Для увлечения разрядности компараторы можно соединять последовательно и пирамидально. При последовательном наращивании (рис. 2.18) выходы А>В, А = В, А<В микросхемы, анализирующие младшие разряды чисел А и В, следует подсоединять к одноименным входам расширения ЕХ микросхемы, анализирующей последующие разряды. На расширяющий вход ЕХ(А=В) первой ИС необходимо подавать логическую единицу. Этим способом при m микросхемах можно сравнивать 4m - разрядные числа.
Основным недостатком последовательного способа наращивания разрядности является ухудшение быстродействия.
Компаратор собран на шести ИС К555СП1. Пять из них образуют первую ступень и сравнивают числа А и В разрядностью до 24 включительно. На их выходах А>В и A<B формируется пять пар переменных, которые можно представить как два пятиразрядных числа х и у, подлежащих сравнению во второй ступени. Заметим, что в первой ступени ИС младших разрядов используется как четырехразрядный компаратор, а четыре другие–как пятиразрядные (входы ЕХ(А>В) и ЕХ(А<В) служат пятой парой разрядных входов). Для обеспечения такого режима на их, входы ЕХ(А=В) подано напряжение логического нуля. При пирамидальном способе наращивания разрядности переходные процессы устанавливаются быстрее, чем при последовательном, но требуется больший объем оборудования.
Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 124; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |