 |
Цифровые компараторы (устройства сравнения)
|
|
|
|
Студент должен
Знать:
· Назначение и принцип работы компаратора, параметры.
| Цифровые компараторы (от англ. compare – сравнивать, сличать) выполняют сравнение двух чисел, заданных в двоичном (двоично - десятичном) коде. |
Цифровые компараторы относятся к арифметическим устройствам.В зависимости от схемного исполнения компараторы могут определять равенство А=В (А и В – независимые числа с равным количеством разрядов) либо вид неравенства: А < В или А > В.
Результат сравнения отображается соответствующим логическим уровнем на выходе. Цифровые компараторы - выполняют, как правило, все эти операции и имеют три выхода.
Цифровые компараторы применяются для выявления нужного числа (слова) в потоке цифровой информации, для отметки времени в часовых приборах, для выполнения условных переходов в вычислительных устройствах.
Логическая схема, выполняющая операцию «исключающее ИЛИ - НЕ» может быть использована как одноразрядный компаратор. Однако в практических условиях исключающее ИЛИ (F=AВ 
) применяется чащеи последующее описание будет идти применительно к этой операции.
Логическая структура одноразрядного компаратора показана на рисунке 7.12.
Рисунок 7.12
Схема представляет собой развернутую логическую структуру элемента «исключающее ИЛИ - НЕ» с тремя выходами.
Из определения операции «исключающее ИЛИ» вытекает, что
При A>B (это означает, что А = 1, В = 0) будет С = А 
= 1; когда А<В (А = 0, В =1), то D = 
В =1.
Логические элементы И с выходами С и В приведены для наглядности. В принципе сигналы C и D можно снимать с выходов внутренних схем И логического элемента И – ИЛИ – НЕ.
Два n – разрядных двоичных числа равны, когда попарно равны между собой все разряды этих чисел. Например, если числа А и В – четырехразрядные, то признаком их равенства будет А3=В3; А2=В2; А1=В1; А0=В0.
|
|
|
Неравенство А >В обеспечивается в четырех случаях:
А3>В3 (А3 и В3 – старшие разряды чисел А и В);
А3=В3 и А2>В2;
А3=В3, А2=В2 и А1>В1;
А3=В3, А2=В2, А1=В1 и А0>В0.
Для выполнения условия А < B достаточно поменять местами А и В.
Цифровые четырехразрядные компараторы выпускаются отечественной промышленностью в виде самостоятельных изделий. Примером могут служить микросхемы К555СП1 (ТТЛШ) и 564ИП2 (КМП).
На рисунке 7.13 представлено УГО ИСМ 564ИП2.
Рисунок 7.13
В функциональном отношении эти приборы близки к другу и, помимо определения неравенства двух четырехразрядных чисел, допускают наращивание с целью увеличения разрядности. Микросхема 564ИП2 (рисунок 7.13) является типичной в этом смысле. Микросхема включает в себя четыре одноразрядных компаратора (рисунок 7.13). Числа, подлежащие сравнению, подают на входы А3 – А0 и В3 – В0 (А0 и В0 – младшие разряды).
Сравнение происходит поразрядно. Микросхема имеет расширяющие входы А=В, А<В, А>В, которые позволяют наращивать разрядность сравниваемых чисел без дополнительных логических элементов.
Компараторы можно соединять каскадно и параллельно. При каскадном соединении (рисунок 7.14) выходы А=В и А<В предыдущей микросхемы (младшие разряды) подключают к соответствующим входам последующей.
Рисунок 7.14
На выходы А=В, А<В, А>В микросхемы младших разрядов подают потенциалы U0, U1 и U1 соответственно. В последующих микросхемах на входах А>В поддерживают потенциал U1. При этом способе соединения компараторов задержки суммируются.
При параллельном (пирамидальном) соединении подобных устройств переходные процессы занимают меньшее время.
На рисунке 7.15 показан способ сравнения двух чисел – вплоть до двадцати разрядов.
Используя каждый из пяти входных компараторов в качестве промежуточных, можно увеличить длину слов до 100 разрядов.
|
|
|
Рисунок 7.15
Контрольные вопросы:
1. Какое назначение имеет компаратор?
2. Объясните принцип работы одноразрядного компаратора, представленного на рисунке 7.12.
3. Объясните назначение выводов ИМС 564ИП2.
4. Какими способами выполняется наращивание разрядности компаратора?
|
|
|
