Mis on pool lahutajat: vooluring loogikaväravate abil

Mis on pool lahutajat: vooluring loogikaväravate abil

Elektroonika valdkonnas on kõige olulisem mõiste, millega iga komponent töötab, Loogika väravad “. Kuna loogikaväravate kontseptsioon on rakendatud igas funktsionaalsuses, näiteks integraallülitustes, andurites, lülitamise, mikrokontrollerites ja protsessorites, krüpteerimise ja dekrüpteerimise eesmärkidel ning teistes. Lisaks neile on Logic Gatesi laialdased rakendused. Loogikaväravaid on mitut tüüpi, näiteks Adder, Subtractor, Full Täiendaja , Täielik lahutaja, pool lahutaja ja paljud teised. Niisiis, see artikkel sisaldab kollektiivset teavet pool lahutaja vooluringi , pool lahutajate tõetabel ja sellega seotud mõisted.



Mis on pool lahutaja?

Enne poole lahutaja üle arutama asumist peame tundma binaarset lahutamist. Binaarse lahutamise korral on lahutamise protsess sarnane aritmeetilise lahutamisega. Aritmeetilises lahutamises kasutatakse baasarvude süsteemi 2, binaarses lahutamises aga lahutamiseks binaararvusid. Saadud tingimusi saab tähistada erinevuse ja laenuga.


Pool lahutajat on kõige olulisem kombinatsiooniloogika vooluring mida kasutatakse aastal digitaalne elektroonika . Põhimõtteliselt on see elektrooniline seade või muudes mõistetes võime seda öelda loogikalülitusena. Seda vooluringi kasutatakse kahe binaarse numbri lahutamiseks. Eelmises artiklis oleme juba arutanud poolarve ja täisarvurite mõisted mis kasutab arvutamiseks binaararvusid. Samamoodi kasutab lahutajaahel lahutamisel binaararvusid (0,1). Poollahutaja vooluringi saab ehitada kahega loogikaväravad nimelt NAND ja EX-OR väravad . See vooluahel annab kaks elementi, näiteks erinevuse kui ka nende laenamise.





Nagu binaarses lahutamises, on peamine number 1, saame laenu genereerida, samal ajal kui alamtõuke 1 on parem kui minuend 0 ja seetõttu on laenu vaja. Järgmine näide annab kahe binaarbiti binaarse lahutamise.

Esimene number



Teine number Erinevus Laenake

0

000

1

01

0

011

1

110

0

Ülaltoodud lahutamise korral saab neid kahte numbrit tähistada tähtedega A ja B. Neid kahte numbrit saab lahutada ja need annavad saadud bitid erinevuse ja laenuna.

Kui vaatleme esimest ja neljandat rida, nende ridade erinevust, siis vahe ja laen on sarnased, kuna alamvõime on väiksem kui minuend. Samamoodi, kui vaatleme kolmandat rida, lahutatakse minuendiväärtus alamõigusest. Niisiis on erinevus ja laenubitid 1, kuna alamkohtade arv on parem kui minuendi number.


See kombineeritud vooluahel on hädavajalik tööriist igat liiki digitaalne vooluring teada sisendite ja väljundite võimalikke kombinatsioone. Näiteks kui lahutajal on kaks sisendit, on tulemuseks neli. Poole lahutaja o / p on nimetatud allpool olevas tabelis, mis tähistab nii erinevuse kui ka laenu bitti. Voolu tõetabeli selgitamiseks saab kasutada loogikaväravaid, näiteks EX-OR loogikaväravat ja JA-värava toimimist, millele järgneb NOT värav.

Tõetabeli lahendamine kasutades K-kaart on näidatud allpool.

pool lahutaja k kaart

pool lahutaja k kaart

The pool lahutaja avaldis tõetabeli ja K-kaardi abil saab tuletada kui

Erinevus (D) = ( x’y + xy ')

= x ⊕ y
Laen (B) = x’y

Loogiline vooluring

The pool lahutaja loogiline vooluring saab seletada loogikaväravate abil:

  • 1 XOR-värav
  • 1 EI väravat
  • 1 JA värav

Esindus on

Poole lahutaja loogiline vooluring

Poole lahutaja loogiline vooluring

Pool-lahutaja plokkskeem

Poole lahutaja plokkskeem on näidatud ülal. See nõuab nii kahte sisendit kui ka kahte väljundit. Siin on sisendid tähistatud A & B-ga ning väljunditeks on erinevus ja laen.

Ülaltoodud vooluahelat saab kujundada EX-OR & NAND väravatega. Siin saab NAND-värava ehitada väravate AND ja EI abil. Seega vajame poole lahutajate ahela moodustamiseks kolme loogikaväravat, nimelt EX-OR gate, NOT gate ja NAND gate.

AND- ja NOT-värava kombinatsioon loob erineva kombineeritud värava nimega NAND Gate. Ex-OR-värava väljundiks on erinevusbit ja NAND-värava väljundiks on laenubitt samade sisendite A&B jaoks.

JA-värav

AND-gate on ühte tüüpi digitaalse loogika värav, millel on mitu sisendit ja üks väljund ning sisendkombinatsioonide põhjal teostab see loogilise ühenduse. Kui selle värava kõik sisendid on suured, on väljund kõrge, vastasel juhul on väljund madal. Allpool on näidatud JA-värava loogika diagramm koos tõetabeliga.

JA värava ja tõe tabel

JA värava ja tõe tabel

EI väravat

NOT-gate on üks digitaalse loogika värava tüüp, millel on üks sisend ja sisendi põhjal pööratakse väljund vastupidiseks. Näiteks kui NOT-värava sisend on kõrge, on väljund madal. NOT-gate loogika diagramm koos tõetabeliga on toodud allpool. Seda tüüpi loogikavärava abil saame käivitada NAND ja NOR väravad.

EI värava- ja tõetabel

EI värava- ja tõetabel

Ex-OR värav

Exclusive-OR või EX-OR väravad on ühte tüüpi digitaalse loogika väravad, millel on 2 sisendit ja üks väljund. Selle loogikavärava töö sõltub OR-väravast. Kui keegi selle värava sisenditest on kõrge, siis on EX-OR värava väljund kõrge. Allpool on näidatud EX-OR sümbol ja tõetabel.

XOR värava ja tõe tabel

XOR värava ja tõe tabel

Pool lahutaja vooluringi Nand Gate abil

Lahutaja saab kavandada loogikaväravate abil nagu NAND gate & Ex-OR gate. Selle poole lahutajate ahela kujundamiseks peame tundma kahte mõistet, nimelt erinevus ja laen.

Pool lahutaja vooluringi, kasutades loogilisi väravaid

Pool lahutaja vooluringi Nand Gate abil

Ettevaatlikult jälgides on üsna selge, et selle vooluahela teostatud operatsioonide mitmekesisus, mis on täpselt seotud EX-OR värava toimimisega. Seetõttu saame muutuste tegemiseks lihtsalt kasutada EX-OR väravat. Samamoodi saab poolde liiteahela tekitatud laenu lihtsalt saavutada loogikaliste väravate nagu AND-gate ja NOT-gate abil.

Selle HS saab konstrueerida ka NOR-väravate abil, kus ehitamiseks on vaja 5 NOR-väravat. NOR-väravaid kasutav poolel lahutajal olev skeem on näidatud järgmiselt:

Poole lahutaja, kes kasutab väravaid Nor

Poole lahutaja, kes kasutab väravaid Nor

Tõe tabel

Esimene bitt

Teine bitt Erinevus

(VÕI VÕI väljas)

Laenake

(NAND välja)

0

000
101

0

0

11

1

110

0

VHDL ja Testbench kood

Poole lahutaja VHDL-koodi selgitatakse järgmiselt:

raamatukogu IEEE

kasutage IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL

kasutage IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL

kasutage IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL

olem Half_Sub1 on

Port (a: STD_LOGIC

b: STD_LOGIC-is

HS_Diff: väljas STD_LOGIC

HS_Borrow: välja STD_LOGIC)

lõpp Hal_Sub1

arhitektuur Half_Sub1 käitumine on

algama

HS_diff<=a xor b

HS_laen<=(not a) and b

The HS-i testpingi kood on selgitatud järgmiselt:

RAAMATUKOGU IEEE

KASUTAGE ieee.std_logic_1164. KÕIK

ENTITY HS_tb IS

LÕPP HS_tb

ARHITEKTUUR HS_tb IS HS_tb

KOMPONENT HS

PORT (a: IN std_logic

b: IN std_logic

HS_Diff: OUT std_logic

HS_Borrow: OUT std_logic

)

LÕPPOSA

signaal a: std_logic: = ‘0’

signaal b: std_logic: = ‘0’

signaal HS_Diff: std_logic

signaal HS_Borrow: std_logic

Alusta

uus: HS PORT MAP (

a => a,

b => b,

HS_Diff => HS_Diff,

HS_laen => HS_laen

)

stim_proc: protsess

algama

kuni<= ‘0’

b<= ‘0’

oota 30 ns

kuni<= ‘0’

b<= ‘1’

oota 30 ns

kuni<= ‘1’

b<= ‘0’

oota 30 ns

kuni<= ‘1’

b<= ‘1’

oota

protsessi lõpp

LÕPP

Täislahutaja, kasutades poolartraktorit

Täislahutaja on kombineeritud seade, mis opereerib kahe bitti abil lahutamise funktsionaalsust ning on minuend ja subtrahend. Vooluring peab laenu eelmiseks väljundiks ja sellel on kolm sisendit, millel on kaks väljundit. Kolm sisendit on minuend, subtrahend ja sisend, mis on saadud eelmisest väljundist, milleks on laen ja kaks väljundit on erinevus ja laen.

Täielik lahutaja loogiline skeem

Täielik lahutaja loogiline skeem

Tõetabel täielik lahutaja on

Sisendid Väljundid
X Y Yin FS_diff FS_laen
00000
00111
01011
01101
10010
10100
11000
11111

Ülaltoodud tõetabeli korral on allpool näidatud loogilise skeemi ja skeemide diagramm täieliku lahutaja rakendamiseks poolte lahutajate abil:

Täislahutaja, kasutades HS-i

Täislahutaja, kasutades HS-i

Poole lahutaja eelised ja piirangud

Poole lahutaja eelised on:

  • Selle vooluringi juurutamine ja ehitamine on lihtne ja lihtne
  • See vooluahel kulutab digitaalsignaali töötlemisel minimaalset energiat
  • arvutuslikke funktsioone saab teostada parema kiirusega

Selle kombineeritud vooluringi piirangud on järgmised:

Kuigi paljudes toimingutes ja funktsioonides on poolel lahutajal laialdasi rakendusi, on piiranguid vähe ja need on:

  • Pooled lahutajate ahelad ei aktsepteeri eelmiste väljundite laenamist, kui see on selle vooluahela oluline puudus
  • Kuna paljud reaalajas olevad rakendused töötavad arvukate bitide arvu lahutamise teel, pole pooltel lahutajate seadmetel võimalust paljude bitide lahutamiseks

Poole lahutaja rakendused

Poole lahutaja rakendused hõlmavad järgmist.

  • Poole lahutajat kasutatakse heli- või raadiosignaalide jõu vähendamiseks
  • See võib olla kasutatakse võimendites heli moonutuste vähendamiseks
  • Pool lahutajat on kasutatakse protsessori ALU-s
  • Seda saab kasutada operaatorite suurendamiseks ja vähendamiseks ning arvutab ka aadressid
  • Poole lahutajat kasutatakse kõige vähem oluliste veerunumbrite lahutamiseks. Mitmekohaliste arvude lahutamiseks saab seda kasutada LSB jaoks.

Seetõttu võime ülaltoodud poolast lahutajate teooriast lõpuks sulgeda, et selle vooluahela abil saame lahutada ühest binaarbitist teisest, et pakkuda väljundeid nagu Difference ja Borrow. Samamoodi saame kavandada poole lahutaja, kasutades nii NAND-väravate kui ka NOR-väravaid. Teised teada olevad mõisted on need, mis on pool lahutaja verilogi kood ja kuidas saab joonistada RTL-i skeemi?