Volladdiererschaltung und deren Aufbau

Im vorherigen Tutorial zum Aufbau von Halbaddiererschaltungen hatten wir gesehen, wie der Computer Einzelbit-Binärzahlen 0 und 1 zum Addieren verwendet und SUM und Carry Out erstellt. Heute lernen wir den Aufbau der Volladdiererschaltung kennen.

Hier ist eine kurze Vorstellung von binären Addierern. Hauptsächlich gibt es zwei Arten von Addierern: Halbaddierer und Volladdierer. Im Halbaddierer können wir 2-Bit-Binärzahlen hinzufügen , aber wir können das Übertragsbit im Halbaddierer nicht zusammen mit den beiden Binärzahlen hinzufügen. Aber in Full Adder Circuit können wir Carry-In- Bit zusammen mit den beiden Binärzahlen hinzufügen. Wir können auch Binärzahlen mit mehreren Bits hinzufügen, indem wir die Volladdiererschaltungen kaskadieren, die wir später in diesem Tutorial sehen werden. Wir verwenden auch IC 74LS283N praktisch die demonstrieren Volladdiererschaltkreis.

Volladdiererschaltung:

Wir wissen also, dass die Halbaddiererschaltung einen großen Nachteil hat, dass wir nicht die Möglichkeit haben, ein "Carry-In" -Bit zur Addition bereitzustellen. Im Falle einer Volladdierer-Konstruktion können wir tatsächlich einen Carry-In-Eingang in der Schaltung vornehmen und ihn mit den anderen zwei Eingängen A und B hinzufügen. Im Fall einer Volladdierer-Schaltung haben wir also drei Eingänge A, B und Carry-In und wir wird die endgültige Ausgabe SUM erhalten und ausführen. Also, A + B + CARRY IN = SUM und CARRY OUT.

Wenn wir nach der Mathematik zwei halbe Zahlen addieren, erhalten wir die volle Zahl. Dasselbe passiert hier bei der Konstruktion der Volladdiererschaltung. Wir fügen zwei Halbaddiererschaltungen mit einem zusätzlichen ODER-Gatter hinzu und erhalten eine vollständige Volladdiererschaltung.

Volladdierer-Schaltungsaufbau:

Sehen wir uns das Blockdiagramm an.

VolladdiererschaltungDer Aufbau ist im obigen Blockdiagramm dargestellt, in dem zwei Halbaddiererschaltungen zusammen mit einem ODER-Gatter addiert sind. Die erste Halbaddiererschaltung befindet sich auf der linken Seite. Wir geben zwei Einzelbit-Binäreingänge A und B. Wie im vorherigen Halbaddierer-Tutorial zu sehen, werden zwei Ausgänge erzeugt, SUM und Carry out. Der SUM-Ausgang der Addiererschaltung der ersten Hälfte wird ferner dem Eingang der Addiererschaltung der zweiten Hälfte bereitgestellt. Wir haben das Übertragsbit über den anderen Eingang der Schaltung zweiter Ordnung bereitgestellt. Wieder wird es SUM Out und Carry Out Bit liefern. Dieser SUM-Ausgang ist der endgültige Ausgang der Volladdiererschaltung. Andererseits ist die Carry-Out-of-First-Half-Addiererschaltung und die Carry-Out-Second-Addierer-Schaltung ferner in einem ODER-Logikgatter vorgesehen. Nach dem logischen ODER von zwei Übertragsausgängen erhalten wir den endgültigen Übertrag der Volladdiererschaltung.

Die endgültige Ausführung repräsentiert das höchstwertige Bit oder MSB.

Wenn wir die tatsächliche Schaltung innerhalb des Volladdierers sehen, sehen wir zwei Halbaddierer, die ein XOR-Gatter und ein UND-Gatter mit einem zusätzlichen ODER-Gatter verwenden.

In der obigen Abbildung werden anstelle des Blockdiagramms die tatsächlichen Symbole angezeigt. Im vorherigen Tutorial für Halbaddierer hatten wir die Wahrheitstabelle von zwei Logikgattern gesehen, die zwei Eingabemöglichkeiten hat, XOR- und UND-Gatter. Hier wird ein zusätzliches Gatter in der Schaltung hinzugefügt, ODER-Gatter.

Hier erfahren Sie mehr über Logic Gates.

Wahrheitstabelle der Volladdiererschaltung:

Da sich die Volladdiererschaltung mit drei Eingängen befasst, wird die Wahrheitstabelle auch mit drei Eingabespalten und zwei Ausgabespalten aktualisiert.

Tragen Sie in	Eingabe A.	Eingang B.	SUMME	Durchführen
0	0	0	0	0
0	1	0	1	0
0	0	1	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	1	0	0	1
1	0	1	0	1
1	1	1	1	1

Wir können die vollständige Addiererschaltungskonstruktion auch im Booleschen Ausdruck ausdrücken.

Für den Fall von SUM XOREN wir zuerst die A- und B-Eingabe, dann XOR die Ausgabe mit Carry in. Die Summe ist also (A XOR B) XOR C.

Wir können es auch mit (A ⊕ B) ⊕ Carry in ausdrücken.

Für das Carry-out ist es nun A UND B ODER Carry-In (A XOR B), das weiter durch AB + (A ⊕ B) dargestellt wird.

Kaskadierende Addiererschaltungen

Ab sofort haben wir den Aufbau einer Einzelbit-Addiererschaltung mit Logikgattern beschrieben. Aber was ist, wenn wir zwei mehr als eine Bitzahl hinzufügen möchten?

Hier ist der Vorteil einer Volladdiererschaltung. Wir können Einzelbit-Volladdiererschaltungen kaskadieren und zwei Mehrbit-Binärzahlen hinzufügen. Diese Art von kaskadierter Volladdiererschaltung wird als Ripple Carry Adder-Schaltung bezeichnet.

Im Fall einer Ripple-Carry- Addiererschaltung ist die Übertragung von jedem Volladdierer die Übertragung der nächstwichtigsten Addiererschaltung. Wenn das Carry-Bit in die nächste Stufe gerippt wird, wird es als Ripple-Carry-Adder-Schaltung bezeichnet. Das Übertragsbit ist von links nach rechts gewellt (LSB zu MSB).

Im obigen Blockdiagramm fügen wir zwei Drei-Bit-Binärzahlen hinzu. Wir können sehen, dass drei Volladdiererschaltungen miteinander kaskadiert sind. Diese drei Volladdiererschaltungen erzeugen das endgültige SUM-Ergebnis, das durch diese drei Summenausgänge von drei getrennten Halbaddiererschaltungen erzeugt wird. Die Durchführung ist direkt mit der nächsten signifikanten Addiererschaltung verbunden. Nach der letzten Addiererschaltung stellt Carry out das endgültige Übertragsbit bereit.

Diese Art von Schaltung hat auch Einschränkungen. Es wird eine unerwünschte Verzögerung erzeugen, wenn wir versuchen, große Zahlen hinzuzufügen. Diese Verzögerung wird als Ausbreitungsverzögerung bezeichnet. Während des Hinzufügens von zwei 32-Bit- oder 64-Bit-Zahlen wartet das Carry-Out-Bit, das das MSB des endgültigen Ausgangs ist, auf die Änderungen in den vorherigen Logikgattern.

Um diese Situation zu überwinden, ist eine sehr hohe Taktrate erforderlich. Dieses Problem kann jedoch unter Verwendung einer binären Addierer-Carry-Look-Ahead-Addiererschaltung gelöst werden, bei der ein paralleler Addierer verwendet wird, um ein Carry-In-Bit vom A- und B-Eingang zu erzeugen.

Praktische Demonstration der Volladdiererschaltung:

Wir werden einen Volladdierer-Logik-Chip verwenden und 4-Bit-Binärzahlen hinzufügen. Wir werden eine TTL 4-Bit-Binäraddiererschaltung unter Verwendung des IC 74LS283N verwenden.

Verwendete Komponenten-

1. 4-polige Dip-Schalter 2-tlg
2. 4 Stück rote LEDs
3. 1 Stück grüne LED
4. 8 Stück 4,7k Widerstände
5. 74LS283N
6. 5 Stück 1k Widerstände
7. Steckbrett
8. Kabel anschließen
9. 5V Adapter

In der obigen Abbildung ist 74LS283N dargestellt. 74LS283N ist ein 4-Bit-Volladdierer-TTL-Chip mit Carry-Look-Ahead-Funktion. Das Pin-Diagramm ist im folgenden Schema dargestellt.

Pin 16 und Pin 8 sind VCC bzw. Masse, Pin 5, 3, 14 und 12 sind die erste 4-Bit-Nummer (P), wobei Pin 5 das MSB und Pin 12 das LSB ist. Andererseits sind Pin 6, 2, 15, 11 die zweite 4-Bit-Nummer, wobei Pin 6 das MSB und Pin 11 das LSB ist. Pin 4, 1, 13 und 10 sind der SUM-Ausgang. Pin 4 ist das MSB und Pin 10 ist das LSB, wenn keine Ausführung erfolgt.

In allen Eingangspins werden 4,7k-Widerstände verwendet, um eine logische 0 bereitzustellen, wenn sich der DIP-Schalter im AUS-Zustand befindet. Aufgrund des Widerstands können wir leicht von logisch 1 (Binärbit 1) auf logisch 0 (Binärbit 0) umschalten. Wir verwenden eine 5V Stromversorgung. Wenn die DIP-Schalter eingeschaltet sind, werden die Eingangspins mit 5 V kurzgeschlossen. Wir haben rote LEDs verwendet, um die SUM-Bits darzustellen, und grüne LED für das Carry-Out-Bit.

Überprüfen Sie auch das Demonstrationsvideo unten, in dem wir das Hinzufügen von zwei 4-Bit-Binärzahlen gezeigt haben.