Volle Subtrahiererschaltung und deren Aufbau

Im vorherigen Tutorial von Half Subtractor Circuit hatten wir gesehen, wie Computer Einzelbit-Binärzahlen 0 und 1 für die Subtraktion verwenden und Diff- und Borrow-Bits erstellen. Heute lernen wir den Aufbau einer Vollsubtraktorschaltung kennen.

Volle Subtrahierschaltung

Die Halb-Subtrahierer- Schaltung hat einen Hauptnachteil; Wir haben nicht die Möglichkeit, Borrow in Bit für die Subtraktion in Half-Subtractor bereitzustellen. Im Falle einer vollständigen Subtractor Konstruktion können wir tatsächlich eine Borrow in Eingang in der Schaltung machen und es mit anderen beiden Eingängen A und B. So im Fall von subtrahieren könnte Voll Subtrahierschaltung drei Eingänge haben wir A, der Minuend ist, B Das ist Subtrahend und Borrow In. Auf der anderen Seite erhalten wir zwei endgültige Ausgaben, Diff (Differenz) und Ausleihen.

Wir verwenden zwei halbe Subtrahiererschaltungen mit einem zusätzlichen ODER-Gatter und erhalten eine vollständige vollständige Subtrahiererschaltung, genau wie die zuvor gezeigte vollständige Addiererschaltung.

Sehen wir uns das Blockdiagramm an.

In der obigen Abbildung werden anstelle des Blockdiagramms die tatsächlichen Symbole angezeigt. Im vorherigen Halb-Subtrahierer-Tutorial hatten wir die Wahrheitstabelle von zwei Logikgattern gesehen, die zwei Eingabemöglichkeiten hat, XOR- und NAND-Gatter. Hier wird ein zusätzliches Gatter in der Schaltung hinzugefügt, ODER-Gatter. Diese Schaltung ist mit einer Volladdiererschaltung ohne das NICHT-Gatter sehr ähnlich.

Wahrheitstabelle der vollständigen Subtrahiererschaltung

Da sich die Vollsubtraktorschaltung mit drei Eingängen befasst, wurde die Wahrheitstabelle auch mit drei Eingangsspalten und zwei Ausgangsspalten aktualisiert.

Ausleihen	Eingabe A.	Eingang B.	DIFF	Ausleihen
0	0	0	0	0
0	1	0	1	0
0	0	1	1	1
0	1	1	0	0
1	0	0	1	1
1	1	0	0	0
1	0	1	0	1
1	1	1	1	1

Wir können auch die vollständige Konstruktion der Subtrahiererschaltung im Booleschen Ausdruck ausdrücken.

Für den Fall von DIFF XOREN wir zuerst die A- und B-Eingabe, dann XOR die Ausgabe mit Borrow in . Der Diff ist also (A XOR B) XOR Borrow in. Wir können ihn auch ausdrücken mit:

(A ⊕ B) ⊕ Ausleihen.

Nun, für das Ausleihen ist es:

die weiter dargestellt werden kann durch

Kaskadierende Subtrahiererschaltungen

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

Hier ist der Vorteil einer vollständigen Subtrahiererschaltung. Wir können einzelne Bit-Subtrahiererschaltungen kaskadieren und zwei Mehrbit-Binärzahlen subtrahieren.

In solchen Fällen kann eine kaskadierte Volladdiererschaltung mit NICHT-Gattern verwendet werden. Wir könnten die Komplimentmethode von 2 verwenden und es ist eine beliebte Methode, eine Volladdiererschaltung in einen Vollsubtrahierer umzuwandeln. In diesem Fall invertieren wir im Allgemeinen die Logik der Subtrahend-Eingänge des Volladdierers durch Inverter oder NICHT-Gatter. Indem wir diesen nicht invertierten Eingang (Minuend) und den invertierten Eingang (Subtrahend) addieren, während der Übertragseingang (LSB) der Volladdiererschaltung in Logic High oder 1 ist, subtrahieren wir diese beiden Binärdateien in der 2er-Komplementmethode. Die Ausgabe des Volladdierers (der jetzt der volle Subtrahierer ist) ist das Diff-Bit, und wenn wir die Ausführung invertieren, erhalten wir das Borrow-Bit oder MSB. Wir können die Schaltung tatsächlich aufbauen und den Ausgang beobachten.

Praktische Demonstration der vollständigen Subtrahierschaltung

Wir werden einen Full Adder-Logikchip 74LS283N und NICHT den Gate-IC 74LS04 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. 74LS04
7. 13 Stück 1k Widerstände
8. Steckbrett
9. Kabel anschließen
10. 5V Adapter

Im obigen Bild ist links 74LS283N und rechts 74LS04 dargestellt. 74LS283N ist ein 4-Bit-Subtrahierer-TTL-Chip mit Carry-Look-Ahead-Funktion. Und 74LS04 ist ein NOT-Gate-IC. Es enthält sechs NOT-Gates. Wir werden fünf davon verwenden.

Das Pin-Diagramm ist im Schaltplan dargestellt.

Schaltplan zur Verwendung dieser ICs als Vollsubtrahierer-Schaltung

• Das Pin-Diagramm des IC 74LS283N und 74LS04 ist ebenfalls im Schaltplan dargestellt. Pin 16 und Pin 8 sind VCC bzw. Masse.
• 4 Inverter-Gates oder NOT-Gates sind über Pin 5, 3, 14 und 12 verbunden. Diese Pins sind die erste 4-Bit-Nummer (P), wobei Pin 5 das MSB und Pin 12 das LSB ist.
• Andererseits ist 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 DIFF-Ausgang. Pin 4 ist das MSB und Pin 10 ist das LSB, wenn kein Ausleihen erfolgt.
• SW1 ist Subtrahend und SW2 ist Minuend. Wir haben Carry in Pin (Pin 7) an 5V angeschlossen, um es logisch hoch zu machen. Es wird für das 2er-Komplement benötigt.
• 1k-Widerstände werden in allen Eingangspins 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, wodurch diese DIP-Schalter logisch hoch werden. Wir haben rote LEDs verwendet, um die DIFF-Bits und grüne LED für das Ausleihbit darzustellen.
• Der R12-Widerstand, der aufgrund des 74LS04 zum Hochziehen verwendet wurde, konnte nicht genug Strom liefern, um die LED anzusteuern. Außerdem ist Pin 7 und Pin 14 der Erdungs- bzw. 5-V-Pin von 74LS04. Wir müssen auch das vom Volladdierer 74LS283N stammende Ausleihbit konvertieren.

Weitere Informationen finden Sie im Demonstrationsvideo. Dort haben wir gezeigt, wie zwei 4-Bit-Binärzahlen subtrahiert werden.

Überprüfen Sie auch unsere vorherige Kombinationslogikschaltung:

1. Half Adder Circuit
2. Volladdiererschaltung
3. Halbe Subtrahierschaltung