Цифровой компаратор: Сумматоры и цифровые компараторы: таблицы истинности, принцип работы

Сумматоры и цифровые компараторы: таблицы истинности, принцип работы

Что такое сумматоры?

Сумматоры — это комбинационные устройства, предназначенные для сложения чисел. Рассмотрим сложение двух одноразрядных двоичных чисел, для чего составим таблицу сложения (таблицу истинности), в которой отразим значения входных чисел А и В, значение результата суммирования S и значение переноса в старший разряд P (см. рис. 3.48).

Цифровые сумматоры

Работа устройства, реализующего таблицу истинность (рис. 3.48), описывается следующими уравнениями

S = А·В + А·В

Р = А·В

Очевидно, что по отношении: к столбцу S реализуется логическая функция «исключающее ИЛИ», т. е. S = А + В.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Устройство, реализующее таблицу (рис. 3.48), называют полусумматором, и оно имеет логическую структуру, изображенную на рис. 3.49.

Поскольку полусумматор имеет только два входа, он может использоваться для суммирования лишь в младшем разряде.

При суммировании двух многоразрядных чисел для каждого разряда (кроме младшего) необходимо использовать устройство, имеющее дополнительный вход переноса. Такое устройство (рис. 3.50) называют полным сумматором и его можно представить как объединение двух полусумматоров (Р_вх — дополнительный вход переноса).

Сумматор обозначают через SM.

Цифровые компараторы

Цифровые компараторы выполняют сравнение двух чисел, заданных в двоичном коде. Они могут определять равенство двух двоичных чисел A и B с одинаковым количеством разрядов либо вид неравенства A> B или A < B. Цифровые компараторы имеют три выхода.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Схема одноразрядного компаратора представляет собой структуру логического элемента «исключающее ИЛИ-НЕ» (рис. 3.51).

Из анализа схемы следует, что если A= B, то F = 1, в противном случае, т. е. при А ≠ В, F = 0. Если А > В, т. е. А = 1, В = 0, то С = 1, а если А < В, т. е. А = 0, В = 1, то D = l.

Если попарно равны между собой все разряды двух n-разрядных двоичных чисел, то равны и эти два числа А и В. Применяя цифровой компаратор для каждого разряда, например, четырехзначных чисел, и определяя значения F1, F2, F3, F4 логических переменных на выходах компараторов, факт равенства А = В установим в случае, когда F = F1 · F2 · F3 · F4 = 1. Если же F = 0, то А ≠ В.

Неравенство А > В обеспечивается (для четырехразрядного числа) в четырех случаях: или А₄ > В₄, или А₄ = В₄ и А₃ > В₃, или А₄ = В₄, А₃ = В₃ и А₂ > В₂, или А₄ = В₄, А₃ = В₃, А₂ = В₂ и A₁ > В₁ (где А₄ и В₄ — старшие разряды чисел А и В). Очевидно, что если поменять местами А₁ и B₁, то будет выполняться неравенство А < В.

Цифровые компараторы выпускают, как правило, в виде самостоятельных микросхем. Так, микросхема К564ИП2 (рис. 3.52) является четырехразрядным компаратором, в котором каждый из одноразрядных компараторов аналогичен рассмотренной ранее схеме. Данная микросхема имеет расширяющие входы А < В, А = В, А > В, что позволяет наращивать разрядность обоих чисел. Для этого компараторы соединяют каскадно или параллельно (пирамидально).

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Рассмотрим каскадное соединение компараторов К564ИП2 для сравнения двух восьмиразрядных чисел (рис. 3.53). При этом соединении выходы А = В и А В микросхемы младших разрядов подают соответственно потенциалы U0 и U1 (U0 соответствует логическому 0, a U1 — «1»). В последующих микросхемах на входах А > В поддерживают потенциал логической единицы U1.

Цифровой компаратор

1. Логические функции.

(Logical functions)

Например, рассмотрим два 4-битных слов A {\свойства стиль отображения значение A} и B {\свойства стиль отображения значение B} пусть эти слова представляют некоторое натуральное число, представленное в двоичной форме, и 3-й разряд будет старшим:

A = A 3, A 2 (В 2), A 1 (В 1), A 0 {\displaystyle A=A_{3},A_{2},A_{1},A_{0}}, B = B 3 (Б = Б 3), B 2 (Б 2), B 1 (Б 1), B 0 {\displaystyle B=B_{3},B_{2},B_{1},B_{0}}

Здесь каждая буква с индексом Digital-это один из битов в числах.

Равенство эквивалентность

Двоичных чисел A {\свойства стиль отображения значение A} и B {\свойства стиль отображения значение B} будут равны, если все пары соответствующие биты обоих чисел равны, то есть:

A 3 = B 3 (В 3 = В 3) {\displaystyle A_{3}=B_{3}} (Ох{3}=Что{3}}), A 2 = B 2 (А 2 = Б 2) {\displaystyle A_{2}=B_{2}} (Ох{2}=Что{2}}), A 1 = B 1 (В 1 = Б 1) {\displaystyle A_{1}=B_{1}} (Ох{1}=Что{1}}) и A 0 = B 0 (А 0 = В 0) {\displaystyle A_{0}=B_{0}} (Ох{0}=Что{0}}).

В двоичном представлении числа их числа или 0, или 1. Булева функция для равенства любых двух цифр A i (А) {\свойства стиль отображения значение A_{i}} (Ох{я}}) и B i (Б) {\свойства стиль отображения значение B_{i}} (Что{я}}) здесь логическая операция «ИЛИ» обозначается символом {\свойства стиль отображения значение }, и «И» символ точки может быть выражено как:

x i = A i (X я =) ⋅ B i (Б) + A ¯ i ⋅ B ¯ i {\displaystyle x_{i}=A_{i}\cdot B_{i}+{\overline {A}}_{i}\cdot {\overline {B}}_{i}} ({Б}}_{я}}).

В то время как x i (х) {\свойства стиль отображения значение x_{i}} (x_ не{я}}) равна 1 только если A i (А) {\свойства стиль отображения значение A_{i}} (Ох{я}}) и B i (Б) {\свойства стиль отображения значение B_{i}} (Что{я}}) равны.

Для равенства A i (А) {\свойства стиль отображения значение A_{i}} (Ох{я}}) и B i (Б) {\свойства стиль отображения значение B_{i}} (Что{я}}), все функции x i (х) {\свойства стиль отображения значение x_{i}} (x_ не{я}}) для i = 0, 1, 2, 3 должна быть равна 1.

Таким образом, знак равенства A i (А) {\свойства стиль отображения значение A_{i}} (Ох{я}}) и B i (Б) {\свойства стиль отображения значение B_{i}} (Что{я}}) записывается в виде логической функции

A = B = x 3 (А = Б = х 3) ⋅ x 2 ⋅ x 1 ⋅ x 0 {\displaystyle \ A=B=x_{3}\cdot x_{2}\cdot x_{1}\cdot x_{0}}.

Двоичная функция A = B (А =) {\свойства стиль отображения значение A=B} (А=Б}) равна 1 только если все пары цифр двух чисел равны.

Неравенство неэквивалентность

Для определения максимального из двух двоичных чисел, мы рассмотрим соотношение величин пары значащих цифр, начиная от старших битов к младшим битам, пока не найдет неравенства в определенном положении. когда неравенство находится, если соответствующий бит A {\свойства стиль отображения значение A} равна 1 и же B {\свойства стиль отображения значение B} равна 0, мы считаем, что A &ГТ B {\свойства стиль отображения значение а&ГТ B}.

Это сравнение можно выразить при помощи логических выражений, как:

A &gt, B = A 3 (Б = А 3) ⋅ B ¯ 3 + x 3 ⋅ A 2 (В 2) ⋅ B ¯ 2 + x 3 ⋅ x 2 ⋅ A 1 (В 1) ⋅ B ¯ 1 + x 3 ⋅ x 2 ⋅ x 1 ⋅ A 0 ⋅ B ¯ 0 {\displaystyle A&gt, B=A_{3}\cdot {\overline {B}}_{3}+x_{3}\cdot A_{2}\cdot {\overline {B}}_{2}+x_{3}\cdot x_{2}\cdot A_{1}\cdot {\overline {B}}_{1}+x_{3}\cdot x_{2}\cdot x_{1}\cdot A_{0}\cdot {\overline {B}}_{0}} ({Б}}_{0}}), A &lt, B = A (Б =) ¯ 3 ⋅ B 3 (Б 3) + x 3 ⋅ A ¯ 2 ⋅ B 2 (Б 2) + x 3 ⋅ x 2 ⋅ A ¯ 1 ⋅ B 1 (Б 1) + x 3 ⋅ x 2 ⋅ x 1 ⋅ A ¯ 0 ⋅ B 0 {\displaystyle A &gt, B {\displaystyle A&gt, B} и A &lt, B {\displaystyle (A &gt, B {\displaystyle A&gt, B} или A &lt, B {\displaystyle A

ⓘ Цифровой компаратор или компаратор кодов логическое устройство с двумя словарными входами, на которые подаются два разных двоичных слова равной в битах длины и ..

1. Логические функции

Для примера рассмотрим два 4-битных слова A {\displaystyle A} и B {\displaystyle B}, пусть эти слова представляют собой некоторые натуральные числа, представленные в двоичном виде, причем 3-й разряд будет старшим:

A = A 3, A 2, A 1, A 0 {\displaystyle A=A_{3},A_{2},A_{1},A_{0}}, B = B 3, B 2, B 1, B 0 {\displaystyle B=B_{3},B_{2},B_{1},B_{0}}

Здесь каждая буква с нижним цифровым индексом представляет один из битов в числах.

Равенство эквивалентность

Двоичные числа A {\displaystyle A} и B {\displaystyle B} будут равны, если все пары соответственных битов обоих чисел равны, то есть:

A 3 = B 3 {\displaystyle A_{3}=B_{3}}, A 2 = B 2 {\displaystyle A_{2}=B_{2}}, A 1 = B 1 {\displaystyle A_{1}=B_{1}} и A 0 = B 0 {\displaystyle A_{0}=B_{0}}.

В двоичной записи чисел их цифры это или 0, или 1. Булева функция для равенства любых двух цифр A i {\displaystyle A_{i}} и B i {\displaystyle B_{i}} здесь логическая операция «ИЛИ» обозначена символом + {\displaystyle +}, а «И» символом точки может быть выражена как:

x i = A i ⋅ B i + A ¯ i ⋅ B ¯ i {\displaystyle x_{i}=A_{i}\cdot B_{i}+{\overline {A}}_{i}\cdot {\overline {B}}_{i}}.

При этом x i {\displaystyle x_{i}} равна 1 только если A i {\displaystyle A_{i}} и B i {\displaystyle B_{i}} равны.

Для равенства A i {\displaystyle A_{i}} и B i {\displaystyle B_{i}}, все функции x i {\displaystyle x_{i}} для i = 0, 1, 2, 3 должны быть равны 1.

Поэтому признак равенства A i {\displaystyle A_{i}} и B i {\displaystyle B_{i}} записывается в виде логической функции как

A = B = x 3 ⋅ x 2 ⋅ x 1 ⋅ x 0 {\displaystyle \ A=B=x_{3}\cdot x_{2}\cdot x_{1}\cdot x_{0}}.

Двоичная функция A = B {\displaystyle A=B} равна 1 только если все пары цифр двух чисел равны.

Неравенство неэквивалентность

Чтобы определить наибольшее из двух двоичных чисел, мы рассмотрим отношение величин пар значащих цифр, начиная со старших битов к младшим битам до нахождения неравенства в некоторой позиции. Когда неравенство найдено, то, если соответствующий бит A {\displaystyle A} равен 1 и такой же бит B {\displaystyle B} равен 0, то мы считаем, что A > B {\displaystyle A> B}.

Это последовательное сравнение может быть выражено логическими выражениями как:

A > B = A 3 ⋅ B ¯ 3 + x 3 ⋅ A 2 ⋅ B ¯ 2 + x 3 ⋅ x 2 ⋅ A 1 ⋅ B ¯ 1 + x 3 ⋅ x 2 ⋅ x 1 ⋅ A 0 ⋅ B ¯ 0 {\displaystyle A> B=A_{3}\cdot {\overline {B}}_{3}+x_{3}\cdot A_{2}\cdot {\overline {B}}_{2}+x_{3}\cdot x_{2}\cdot A_{1}\cdot {\overline {B}}_{1}+x_{3}\cdot x_{2}\cdot x_{1}\cdot A_{0}\cdot {\overline {B}}_{0}}, A B {\displaystyle A> B} и A B {\displaystyle A> B} или A

Цифровые микросхемы транзисторы.

Микросхемы ТТЛ (74…).

На рисунке показана схема самого распространенного логического элемента — основы микросхем серии К155 и ее зарубежного аналога — серии 74. Эти серии принято называть стандартными (СТТЛ). Логический элемент микросхем серии К155 имеет среднее быстродействие t_{зд,р,ср.}= 13 нс. и среднее значение тока потребления I_пот = 1,5…2 мА. Таким образом, энергия, затрачиваемая этим элементом на перенос одного бита информации, примерно 100 пДж.

Для обеспечения выходного напряжения высокого уровня U¹_вых. 2,5 В в схему на рисунке потребовалось добавить диод сдвига уровня VD4, падение напряжения на котором равно 0,7 В. Таким способом была реализована совместимость различных серий ТТЛ по логическим уровням. Микросхемы на основе инвертора, показанного на рисунке (серии К155, К555, К1533, К1531, К134, К131, К531), имеют очень большую номенклатуру и широко применяются.

При совместном использовании микросхем ТТЛ высокоскоростных, стандартных и микромощных следует учитывать, что микросхемы серии К531 дают увеличенный уровень помех по шинам питания из-за больших по силе и коротких по времени импульсов сквозного тока короткого замыкания выходных транзисторов логических элементов. При совместном применении микросхем серий К155 и К555 помехи невелики.

Выходы однокристальных, т. е. расположенных в одном корпусе, логических элементов ТТЛ, можно соединять вместе. При этом надо учитывать, что импульсная помеха от сквозного тока по проводу питания пропорционально возрастет. Реально на печатной плате остаются неиспользованные входы и даже микросхемы (часто их специально «закладывают про запас») Такие входы логического элемента можно соединять вместе, при этом ток I^o_вх. не увеличивается. Как правило, микросхемы ТТЛ с логическими функциями И, ИЛИ потребляют от источников питании меньшие токи, если на всех входах присутствуют напряжения низкого уровня. Из-за этого входы таких неиспользуемых элементов ТТЛ следует заземлять.

Цифровой компаратор — это… Что такое Цифровой компаратор?

Цифровой компаратор или компаратор амплитуд является электронным устройством, берущим два числа в двоичном виде и определяющим, является ли первое число меньшим, большим или равным второму числу.

Компараторы используются в центральных процессорах и микроконтроллерах. Примерами цифровых компараторов являются КМОП — 4063 и 4585, ТТЛ — 7485 и 74682-89.

Аналоговым эквивалентом цифрового компаратора является компаратор напряжений. Некоторые микроконтроллеры имеют аналоговые компараторы на некоторых своих входах, которые могут быть считаны или включать прерывание.

Таблица истинности компаратора

Действие однобитного цифрового компаратора может быть выражено таблицей истинности:

Действие двухцифрового компаратора может быть выражено таблицей истинности:

Выражения

Рассмотрим два 4-х битных числа A и B

Здесь каждая буква с цифрой представляет одну из цифр в числе.

Равенство (эквивалентность)

Двоичные числа A и B будут равны, если все пары значащих цифр обоих чисел равны, т.е.,

, , и

Так как числа являются двоичными, то цифры являются или 0 или 1. Булева функция для равенства любых двух цифр и может быть выражена как

.

равна 1 только если и равны.

Для равенства A и B, все функции (для i=0,1,2,3) должны быть равны 1.

Состояние равенства A и B может быть выражено используя операции И, как

Двоичная функция (A=B) равна 1 только если все пары цифр двух чисел равны.

Неравенство (неэквивалентность)

Чтобы определить наибольшее из двух двоичных чисел, мы рассмотрим отношение величин пар значащих цифр, начиная с наиболее значащих битов, последовательно продвигаясь к младшим значащим битам до нахождения неравенства. Когда неравенство найдено, то, если соответствующий бит A равен 1 и такой же бит B равен 0, то мы считаем, что A>B.

Это последовательное сравнение может быть выражено логически как:

(A>B) и (A < B) — выходные двоичные переменные, которые равны 1 когда A>B или A<B соответственно.

См. также

• 4000 серия
• 7400 серия

Ссылки

Что такое цифровой компаратор?

Цифровой компаратор — это электронная схема или устройство, способное принимать два двоичных сигнала и выполнять тесты этих сигналов, чтобы определить их эквивалентность друг другу. Простейшая форма цифрового компаратора сравнивает два двоичных сигнала, известные в компьютерной обработке как биты, и использует серию логических элементов, чтобы определить, равны ли два бита или один больше другого, на основе двоичной логики, в которой каждый сигнал дается значение либо ноль, либо один. Большинство схем цифрового компаратора предназначены для приема нескольких битов для сравнения, где во многих приложениях биты объединяются внешним программным или аппаратным обеспечением в реальные числа. В основе большинства центральных процессоров (ЦП) компьютеров и других цифровых устройств компаратор выполняет большую часть логических операций, которые обеспечивают работу компьютера. Вне компьютеров цифровые компараторы также используются в некоторых устройствах, в которых аналоговый вход преобразуется в цифровую информацию, которая измеряется или контролируется, например, в некоторых измерительных приборах.

Принцип работы цифрового компаратора начинается с ввода информации. Компаратор может обрабатывать только двоичные данные, что означает, что, независимо от механизма ввода, сигнал, поступающий в схему, может иметь только два состояния, которые обычно называются нулем и единицей. Схема может быть рассчитана на одновременную обработку нескольких битов, как это делается на процессорах большинства компьютеров.

Когда бит сравнивается с другим битом, он может быть протестирован цифровым компаратором одним из трех способов. Первый — это эквивалентность, то есть результат сравнения одного бита с другим приведет к положительному или истинному результату, если оба бита равны единице или оба бита равны нулю. Отдельные биты также можно проверить, чтобы увидеть, что один больше или меньше другого. Однако для последовательности битов для сравнения, чтобы определить, какой набор имеет более высокое или более низкое значение, необходимо проверить каждый бит, чтобы увидеть, какой набор имеет наиболее высоко размещенный старший бит, потому что это определяет фактическое числовое значение набора битов. Результат сравнения передается как вывод цифрового компаратора на любое аппаратное обеспечение, с которым он связан.

Помимо компьютерных процессоров, цифровой компаратор может использоваться в некоторых устройствах, которые сравнивают визуальные изображения с цифровыми изображениями, как это может иметь место в инженерных разработках, которые используют компьютерные программы составления чертежей (CAD), чтобы проверить, соответствуют ли физически изготовленные изделия техническим характеристикам. Они также могут быть использованы для преобразования аналоговых сигналов в цифровые шаблоны. Цифровой компаратор также может использоваться в сочетании с рядом других устройств, чтобы выступать в качестве монитора в промышленных условиях для просмотра точной цифровой информации о состоянии машины.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Компараторы. Устройство и работа. Виды и применение. Особенности

Компараторы — название произошло от принципа работы – сравнения. Так функционируют приборы, производящие измерения способом сравнивания с эталоном: весы с одинаковыми плечами, электрические потенциометры.

По своей принципиальной работе компараторы делятся на механические, электрические и оптические. Приборы с механической конструкцией применяются для проверки конечных мер длины. Компараторы для таких целей впервые применены во Франции в 1792 году, об этом имеется информация в энциклопедиях. Такой компаратор на механической основе работал для поверки эталонного метра во время появления метрической системы Франции. Точность таких замеров компаратора рычагами доходила до 0,0005 мм. Это большая точность для того периода времени.

Наша задача рассмотреть компараторы, применяющиеся в современное время в электротехнике для напряжения.

Принцип работы и виды интегральных компараторов

Компараторы с двумя входами и одним выходом. Причем один из входов является прямым, а другой инверсным. На эти входы поступает напряжение, которые устройство сравнивает. В зависимости от этого сравнения на своем выходе устройство устанавливает либо логический ноль, когда напряжение на инверсном входе выше, чем на прямом, либо логическую 1, когда напряжение входа прямого выше, чем на инверсном.

На схеме видно стандартное обозначение компаратора. Компаратор сам по себе достаточно универсален и находит широкое применение в радиолюбительской деятельности. На основе компаратора можно собрать таймер, мультивибратор и даже драйвер для светодиодов.

При выборе компаратора следует обратить внимание на следующие параметры:

• Диапазон напряжения питания.
• Диапазон входных напряжений.
• Максимальный ток на выходе компаратора.
• Тип выхода.

Не все компараторы могут установить плюс питания на выходе.

Данная схема построена на переменном резисторе 20 кОм, двух постоянных резисторов 10 кОм, которые образуют собой делитель напряжения на постоянных резисторах. Они подключены к инвертирующему входу. К нему же подключен делитель напряжения на переменном резисторе.

Выход компаратора представляет собой коллектор внутреннего транзистора, эмиттер которого подключен к земле. Этот транзистор либо подключает выход к земле, либо отключает его, поэтому плюса питания на выходе быть не может. Поэтому мы подтягиваем выход компаратора через резистор номиналом 1 кОм к плюсу питания.

Когда на неинвертирующем входе напряжение выше, чем на инвертирующем, транзистор закрывается. Добавленный нами резистор подтягивает к его к плюсу питания, вследствие чего светодиод загорается. Когда на неинвертирующем входе напряжение ниже, чем на инвертирующем, то транзистор открывается и притягивает выход компаратора к земле, вследствие чего светодиод перестает светиться.

Если же на двух входах напряжение примерно одинаковое, то выход компаратора логично переключается из одного состояния в другое и обратно под воздействием внутренних и внешних помех. Для борьбы с помехами и четкого переключения компаратора из одного состояния в другое собираются схемы с гистерезисом.

Обозначения выводов выглядят следующим образом:

Первая ножка – это выход первого компаратора, вторая ножка – инвертирующий вход первого компаратора, третья – неинвертирующий вход первого компаратора, четвертая – земля, восьмая ножка – напряжение питания. Второй компаратор не используется. Выход подключен желтым проводом к подтягивающему резистору и к светодиоду, зеленый провод подключен к делителю напряжения на постоянных резисторах, белый провод подключен к средней ножке переменного резистора, который является делителем напряжения.

При измерении напряжения питания на делителе напряжения на постоянных резисторах 10 кОм. При включении схемы загорается красный светодиод. Включаем мультиметр для измерения постоянного напряжения диапазона до 20 В, подключим его ко второй ножке микросхемы. Показания напряжения 2,4 В. Это постоянные резисторы, делитель напряжения не будет изменять само напряжение. Так как переменный резистор установлен на неинвертирующем входе, то переключаемся на него. Показания 0,87 В. На неинвертирующем входе напряжение ниже, чем на инвертирующем. Следовательно светодиод не горит.

При превышении напряжения выше 2,4 В светодиод начинает светиться. При воздействии внешних помех происходит хаотичное переключение выхода компаратора. Здесь может пригодиться схема гистерезиса.

Компараторы применяются в интегральном исполнении в качестве составных деталей микросхем. Интегральные таймеры имеют в составе два входных компаратора. Этим определяется особенность работы прибора. Микроконтроллеры производят со встроенными компараторами. Независимо от конструкции и схемы принцип действия прибора не отличается.

Новые компараторы похожи на операционные усилители, у них высокий усиливающий коэффициент, не имеют обратной связи, входы такого же типа.

Работа компаратора напряжения

В различных описаниях работы устройства приводятся примеры сравнения с рычажными весами. На одну сторону весов ложится гиря – эталон, на другую товар. Когда вес товара станет равным массе гири, или больше, то гири поднимаются вверх, на этом взвешивание окончено.

С работой компаратора напряжения происходит похожий процесс. Вместо гирь выступает опорное напряжение, вместо товара – сигнал входа. При возникновении логической единицы на выходе устройства происходит сравнение напряжений. Это называют «пороговой чувствительностью» компаратора.

Для тестирования устройства не нужно сложной схемы. Необходимо включить вольтметр на выход устройства, а на входы подключить напряжение, которое регулируется. При изменении входного напряжения на вольтметре будет видна работа компаратора.

Характеристики компараторов

При применении приборов нужно учесть характеристики, делящиеся на динамические и статические. Статические – это параметры установившегося режима. Это пороговая чувствительность. Она является наименьшей разностью сигналов входа. При ней возникает логический сигнал на выходе.

Некоторые компараторы оснащены выводами для смещающего напряжения, осуществляющего смещение характеристики передачи от идеального положения. Важным параметром является гистерезис, то есть разница напряжений входа. Он обусловлен обратной связью положительного значения, предназначенного для устранения «дребезга» сигнала выхода при переключении компаратора.

Устройство

Схема прибора довольно сложная, большая и не слишком понятная. Рассмотрим простую функциональную схему по рисунку.

Показан дифференциальный каскад входа, схема уровневого смещения, логика выхода. Дифференциальный каскад производит основное усиление сигнала разности. Устройством смещения осуществляется оптимальное состояние выхода. Это дает возможность выбрать тип логики для работы. Такая настройка производится подстроченным резистором на выводах «балансировки».

Компаратор с памятью и стробированием

Современные инновационные компараторы оснащены стробирующим входом. Это значит, что сравнение сигналов входа осуществляется только при подаче импульса. Это дает возможность сравнить сигналы входа в необходимый момент.

Простая схема структуры устройства со стробированием:

Устройства по рисунку с парафазным выходом, подобно триггеру – прямой верхний выход, нижний (кружок) – инверсный. С – стробирующий вход. На рисунке а) стробирование сигналов входа осуществляется по высокому уровню входа С. На обозначении входа С изображают знак инверсии маленьким кружком.

Рисунке б) стробирующий вход с чертой /. Это значит, что стробирование проходит по восходящему импульсу. Стробирующий сигнал – разрешение сравнения. Итог сравнения появляется на выходе при действии импульса стробирования. На некоторых устройствах есть память (с триггером). Они сохраняют результат до следующего импульса.

Время импульса стробирования (фронта) должно хватать для того, чтобы сигнал входа успевал проходить через дифференциальный каскад до срабатывания ячейки памяти. Использование стробирования повышает защиту от помех, так как помеха изменяет состояние устройства за время импульса.

Классификация

Компараторы делятся на три группы: общего применения, прецизионные и быстродействующие. В практической деятельности чаще применяются устройства общего применения.

Такие устройства имеют особенности и свойства, привлекающие к себе внимание. Они потребляют небольшую мощность, могут работать при малом напряжении питания. В одном корпусе можно разместить 4 устройства. Эта группа иногда дает возможность производить полезные устройства.

Это простой преобразователь сигнала в унитарный цифровой код, который можно преобразовать в двоичный, цифровым преобразованием. На схеме имеется 4 компаратора. Напряжение опорное подается на инвертирующие входы по делителю резистивного типа. При одинаковых резисторах на инвертирующих входах устройства напряжение будет равно n * Uоп / 4, n – номер устройства. Напряжение входа подается на неинвертирующие входы, которые соединены вместе.

В итоге сравнения напряжения входа с опорным, на компараторных выходах образуется цифровой унитарный код напряжения входа.

Похожие темы:

Компаратор величин

в цифровой логике

Цифровой компаратор величин — это комбинационная схема, которая сравнивает два цифровых или двоичных числа , чтобы определить, является ли одно двоичное число равным, меньшим или большим, чем другое двоичное число. Мы логически проектируем схему, для которой у нас будет два входа, один для A, а другой для B, и три выходных терминала: один для условия A> B, один для условия A = B и один для условия A

1-битный компаратор величины —

Компаратор, используемый для сравнения двух битов, называется однобитовым компаратором.Он состоит из двух входов, каждый для двух однобитовых чисел, и трех выходов для генерации меньшего, равного и большего, чем между двумя двоичными числами.

Таблица истинности для 1-битного компаратора приведена ниже:

Из приведенной выше таблицы истинности логические выражения для каждого выхода могут быть выражены следующим образом:

 A> B: AB '
A 
 Из приведенных выше выражений мы можем вывести следующую формулу:
 Используя эти логические выражения, мы можем реализовать логическую схему для этого компаратора, как показано ниже:
 Логическая диаграмма неверна
 2-битный компаратор величины - 
 Компаратор, используемый для сравнения двух двоичных чисел, каждый из двух битов называется 2-битным компаратором величины.Он состоит из четырех входов и трех выходов для генерации меньшего, равного и большего, чем между двумя двоичными числами.
 Таблица истинности для 2-битного компаратора приведена ниже:
 Из приведенной выше таблицы истинности K-карту для каждого выхода можно составить следующим образом:
 Из приведенных выше K-карт логические выражения для каждого выхода могут быть выражены следующим образом:
 A> B: A1B1 '+ A0B1'B0' + A1A0B0 '
A = B: A1’A0’B1’B0 ’+ A1’A0B1’B0 + A1A0B1B0 + A1A0’B1B0’
   : A1’B1 ’(A0’B0’ + A0B0) + A1B1 (A0B0 + A0’B0 ’)
   : (A0B0 + A0’B0 ’) (A1B1 + A1’B1’)
   : (A0 Ex-Nor B0) (A1 Ex-Nor B1)
A 
 Используя эти логические выражения, мы можем реализовать логическую схему для этого компаратора, как показано ниже:
 4-битная величина Компаратор - 
 Компаратор, используемый для сравнения двух двоичных чисел, каждое из которых имеет четыре бита, называется 4-битным компаратором величины.Он состоит из восьми входов, каждый для двух четырехбитовых чисел и трех выходов для генерации меньшего, равного и большего чем между двумя двоичными числами.
 В 4-битном компараторе условие A> B может быть возможным в следующих четырех случаях:
 Если A3 = 1 и B3 = 0
 Если A3 = B3 и A2 = 1 и B2 = 0
 Если A3 = B3, A2 = B2 и A1 = 1 и B1 = 0
 Если A3 = B3, A2 = B2, A1 = B1 и A0 = 1 и B0 = 0
 Аналогично условие для A 
 Если A3 = 0 и B3 = 1
 Если A3 = B3 и A2 = 0 и B2 = 1
 Если A3 = B3, A2 = B2 и A1 = 0 и B1 = 1
 Если A3 = B3, A2 = B2, A1 = B1 и A0 = 0 и B0 = 1
 Условие A = B возможно только тогда, когда все отдельные биты одного числа точно совпадают с соответствующими битами другой номер.
 Из приведенных выше утверждений логические выражения для каждого выхода могут быть выражены следующим образом:
 AA, 831331 r: (A3 EioNor 33) A2132 ′ a (A3 Ex-Nor 133) (A2 Ex-Nor 132) A131 ′ a ( A3 Ex-Nor 33) (A2 ENor132) (Al Ex-Nor 31) A01301 
, 13: A3'03 a (A3 Ex-Nor 33) A211: 12 a (A3 Ex-Nor 83) (A2 Ex-Nor 132 ) Ar131 a (A3 Ex-Nor 33) (A2 Ex-Nor32) (Al Ex-Nor 131) A0N30 
 A = B: (A3 Ex-Nor B3) (A2 Ex-Nor 82) (Al Ex-Nor BI) (AO Ex-Nor BO)
 Используя эти логические выражения, мы можем реализовать логическую схему для этого компаратора, как показано ниже:
 Каскадный компаратор - 
 Компаратор, выполняющий операцию сравнения с более чем четыре бита путем каскадного соединения двух или более 4-битных компараторов называется каскадным компаратором.Когда два компаратора должны быть включены в каскад, выходы компаратора более низкого порядка подключаются к соответствующим входам компаратора более высокого порядка.
 Применение компараторов - 
 Компараторы используются в центральных процессорах (CPU) и микроконтроллерах (MCU).
 Они используются в приложениях управления, в которых двоичные числа представляют физические переменные, такие как температура, положение и т. Д.сравниваются с эталонным значением.
 Компараторы также используются в качестве контроллеров процесса и для управления серводвигателем.
 Используется для проверки пароля и биометрических приложений.
  Ссылки -  
 Цифровой компаратор - Википедия 
 Компаратор - epgp.inflibnet
 Цифровой компаратор и компаратор величины 
 Сравнение данных необходимо в цифровых системах при выполнении арифметических или логических операций.Это сравнение определяет, является ли одно число больше, равно или меньше другого числа. Цифровой компаратор широко используется в комбинационных системах и специально разработан для сравнения относительных величин двоичных чисел.
 Они также доступны в форме IC с различными конфигурациями сравнения битов, такими как 4-бит, 8-бит и т. Д. Более одного компаратора также могут быть подключены в каскадном порядке для выполнения сравнения чисел большей длины. сравните два двоичных числа, сначала мы должны сравнить наиболее значимые биты.
 Если эти старшие биты равны, то нам нужно сравнить только следующие значащие биты. Но если MSB не равны, тогда будет ясно, что либо A больше, либо меньше B, и процесс сравнения прекращается.
 Например, два 2-битных числа: A = A1A0 и B = B1B0. Если A1 не равно B1, то ясно, что A больше B для A1 = 1 и B1 = 0, иначе A меньше B для A0 = 0 и B0 = 1. На этом этапе процесс сравнения прекращается.
 Если старшие биты равны, т.е.е., A1 = B1, только тогда нам нужно сравнить следующие значащие биты A0 и B0 и решить, больше ли число, меньше или равно. Таким образом, компаратор выдает три выхода, так как L, E и G соответствуют сравнениям меньше, равно и больше.
 Цифровые компараторы могут быть двух типов
  Identity Comparator 
 Компараторы, которые имеют только одну выходную клемму и выдают низкий или высокий выходной сигнал, являются идентичными компараторами.
  Компаратор величины 
 Компаратор с тремя выходными клеммами и проверяет три условия i.e больше или меньше или равно - компаратор величины.
 В начало
 Цифровой компаратор 
 Цифровой компаратор величин - это комбинационная схема, которая сравнивает два цифровых или двоичных числа (рассмотрим A и B) и определяет их относительные величины, чтобы выяснить, равно ли одно число, меньше чем или больше, чем другое цифровое число.
 Три двоичные переменные используются для обозначения результата сравнения: A> B, A 
 Эти компараторы могут сравнивать 2-битные, 4-битные и 8-битные числа в зависимости от требований приложения. Они доступны в виде ИС семейства TTL, а также логики CMOS, и некоторые из этих ИС включают IC 7485 (4-битный компаратор), IC 4585 (4-битный компаратор в семействе CMOS) и IC 74AS885 (8-битный компаратор).
 В начало
 Одноразрядный компаратор величины 
 Компаратор, используемый для сравнения двух битов, т.е.е., два числа, каждое из которых состоит из одного бита, называется однобитовым компаратором. Он состоит из двух входов, позволяющих двум однобитовым числам и трем выходам генерировать меньшие, равные и большие, чем выходы сравнения.
 На рисунке ниже показана блок-схема однобитового компаратора величины. Этот компаратор сравнивает два бита и выдает один из 3 выходов как L (A  B).
 Таблица истинности для однобитового компаратора приведена ниже.Когда A0 B0 = 00 и 11, оба входа равны, поэтому выход A = B будет высоким. Когда A0 B0 = 01, B больше, чем A, и, следовательно, AB активен.
 Из таблицы истинности логические выражения для каждого выхода могут быть выражены как
 Используя эти логические выражения, мы можем реализовать логическую схему для этого компаратора, используя два элемента И, один элемент НЕ и один элемент Ex-NOR. как показано на рисунке ниже. Логические элементы И используются, чтобы определить, является ли двоичная цифра меньше, чем больше, чем другой бит, тогда как вентиль Ex-ИЛИ используется для определения, равны ли два двоичных числа или нет.
 На рисунке один логический элемент И имеет входы A0 (B0) ̅, а другой - входы (A0) ̅ B0. Следовательно, один выход логического элемента И равен 1, если A0> B0 (т. Е. A0 = 1 и B0 = 0), и равен нулю, если A0  B0 (т. Е. A0 = 1 и B0 = 0).
 Элемент Ex-NOR имеет входы A0 B0, следовательно, выход элемента Ex-NOR будет 1, если A0 = B0, и выход будет 0, если A0 не равно B0.
 В начало
 2-битный компаратор 
 2-битный компаратор сравнивает два двоичных числа, каждое из двух битов, и производит их соотношение, например, одно число равно или больше или меньше другого. На рисунке ниже показана блок-схема двухразрядного компаратора, имеющего четыре входа и три выхода.
 Первое число A обозначено как A = A1A0, а второе число обозначено как B = B1B0. Этот компаратор выдает три выхода: G (G = 1, если A> B), E (E = 1, если A = B) и L (L = 1, если A 
 Упрощение k-карты для приведенной выше таблицы истинности выглядит следующим образом.
 Из приведенного выше упрощения k-карты каждый выход может быть выражен как
 Используя полученное выше логическое уравнение для каждого выхода, логическая схема может быть реализована с использованием четырех вентилей НЕ, семи вентилей И, двух ИЛИ ворота и два ворот Ex-NOR.
 На рисунке ниже показана логическая схема 2-битного компаратора, использующего базовые логические элементы.Также возможно построить этот компаратор путем каскадного соединения двух 1-битных компараторов.
 В начало
 4-разрядный компаратор 
 Может использоваться для сравнения двух четырехбитных слов. Два 4-битных числа: A = A3 A2 A1 A0 и B3 B2 B1 B0, где A3 и B3 являются старшими битами.
 Он сравнивает каждый из этих битов одного числа с битами другого числа и производит один из следующих выходных данных как A = B, A  B. Выводы логики этого преобразователя:
 Если A3 = 1 и B3 = 0, то A больше, чем B (A> B).Или
 Если A3 и B3 равны, и если A2 = 1 и B2 = 0, то A> B. Или
 Если A3 и B3 равны & A2 и B2 равны, и если A1 = 1, а B1 = 0, то A> B. Или
 Если A3 и B3 равны, A2 и B2 равны, а A1 и B1 равны, а если A0 = 1 и B0 = 0, то A> B.
 Из приведенных выше утверждений вывод A> B логическое выражение может быть записано как
 Равный вывод получается, когда все отдельные биты одного числа в точности совпадают с соответствующими битами другого числа.Тогда логическое выражение для выхода A = B может быть записано как
 E = (A3 Ex-NOR B3) (A2 Ex-NOR B2) (A1 Ex-NOR B1) (A0 Ex-NOR B0)
 Из вышеизложенного вывести логические выражения, логическая схема для этого компаратора может быть реализована с использованием логических вентилей, как указано ниже. В этом случае четыре выхода логических элементов Ex-NOR применяются к логическому элементу AND, чтобы получить двоичную переменную E или A = B. Два других выхода также используют выходы Ex-NOR для генерации логических функций, как показано на рисунке.
 4-битный компаратор в основном доступен в форме ИС, и общий тип этой ИС - 7485.Эту ИС можно использовать для сравнения двух 4-битных двоичных слов путем заземления входов разъема I (A> B), I (A 
 В дополнение к обычному компаратору эта ИС снабжена каскадными входами, чтобы облегчить каскадное соединение нескольких компараторов. Любое количество битов можно сравнить путем каскадного соединения нескольких из этих микросхем компаратора.
 В начало
 8-битный компаратор 
 8-битный компаратор сравнивает два 8-битных числа путем каскадирования двух 4-битных компараторов.Схема подключения этого компаратора показана ниже, в которой выходы компаратора низшего порядка A  B подключены к соответствующим входам каскада компаратора более высокого порядка.
 Для компаратора низшего порядка каскадный вход A = B должен быть подключен к высокому уровню, а два других каскадных входа A, B должны быть подключены к низкому уровню. Выходы компаратора более высокого порядка становятся выходами этого восьмиразрядного компаратора.
 В начало
 Приложения компараторов 
 Они используются в схеме декодирования адреса в компьютерах и микропроцессорных устройствах для выбора конкретного устройства ввода / вывода для хранения данных.
 Они используются в приложениях управления, в которых двоичные числа, представляющие физические переменные, такие как температура, положение и т. Д., Сравниваются с эталонным значением. Затем выходы компаратора используются для управления исполнительными механизмами, чтобы сделать физические переменные наиболее близкими к заданному или опорному значению.
 Контроллеры процессов
 Управление серводвигателем
 В начало
 Двоичные компараторы 
 Изучив этот раздел, вы сможете:
 Распознавать использование схем двоичного компаратора.
 Понимать работу двоичных компараторов.
 • Компараторы равенства.
 • Компараторы величины.
 Моделируйте работу многобитовых компараторов с помощью программного обеспечения.
 • 4-битные компараторы величины.
 • 4-битные каскадные компараторы.
 Access Comparator IC Datasheets.
 Двоичные компараторы, также называемые цифровыми компараторами или логическими компараторами, представляют собой комбинационные логические схемы, которые используются для проверки того, является ли значение, представленное одним двоичным словом, больше, меньше или равно значению, представленному другим двоичным словом.Можно использовать два основных типа компаратора.
 • Компараторы равенства.
 • Компараторы величин.
 Компараторы равенства 
 Рис. 4.3.1 Четырехбитный компаратор равенства 
 Компаратор равенства, такой как показанный на рис. 4.3.1, является простейшим многобитовым логическим компаратором и может использоваться для таких схем, как электронные замки и устройства безопасности, где двоичный пароль, состоящий из нескольких битов, вводится в компаратор для сравнивать с другим заданным словом.
 На рис. 4.3.1 логическая 1 будет присутствовать на выходе, если два входных слова совпадают, в противном случае выход остается равным 0. Следовательно, есть только одна входная комбинация, которая является правильной, и чем больше битов имеют входные слова. , тем больше возможных неправильных комбинаций. С дополнительной схемой для подсчета может быть обеспечена дополнительная безопасность за счет ограничения количества попыток перед блокировкой ввода.
 Схема компаратора равенства состоит из логического элемента исключающее ИЛИ-ИЛИ (XNOR) на пару входных битов.Если два входа идентичны (оба 1 или оба 0), на выходе получается логическая 1.
 Выходы вентилей XNOR затем объединяются в логический элемент AND, выход которого будет равен 1, только когда все вентили XNOR указывают совпадающие входы.
 Компараторы звездных величин 
 Рис. 4.3.2 Однобитовый компаратор амплитуды 
 Компаратор величин также может использоваться для обозначения равенства, но имеет еще два выхода: один - логическая 1, когда слово A больше слова B, и другой - логическая 1, когда слово A меньше слова B.Таким образом, компараторы амплитуды составляют основу принятия решений в логических схемах. Любая логическая проблема может быть сведена к одному или нескольким (иногда многим) решениям «да / нет» на основе пары сравниваемых значений.
 Простой 1-битовый компаратор величины показан на рис. 4.3.2. Элемент 1 выдает функцию A> B, элемент 3 дает A 
 Эта базовая схема для компаратора величин может быть расширена для любого числа битов, но чем больше битов должна сравнивать схема, тем сложнее становится схема.Доступны интегральные схемы сравнения величин, которые можно использовать для сравнения многобитовых слов. Одной из таких ИС является 4-битный КМОП-компаратор 74HC85 от Philips Semiconductors (NXP), показанный на рис. 4.3.3. Эта ИС сравнивает два 4-битных слова и выдает выходные данные на контактах 5, 6 и 7, которые указывают, равны ли входные слова или нет, имеют ли A или B более высокое числовое значение.
 Рис. 4.3.3 Четырехразрядный компаратор амплитуды 74HC85 
 Средние интегрированные устройства (MSI) 
 Рис.4.3.4 показывает упрощенную схему типичного четырехразрядного компаратора, основанного на 74HC85 IC, без входных и выходных буферов. Если вы изучали предыдущие модули цифровой электроники с помощью Learnabout-Electronics, вы можете заметить, что уровень сложности на рис. 4.3.4 намного выше, чем в предыдущих схемах. В модуле 2.1 было заявлено, что любая цифровая схема полагается всего на несколько типов логических элементов (И, ИЛИ, ИЛИ, ИЛИ, НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ), и даже этот список можно сократить, используя только И ИЛИ и НЕ для получения другие логические функции.Поэтому более сложные логические схемы по-прежнему используют комбинации этих основных функций, но только связи между ними и быстрое увеличение количества используемых вентилей усложняют их.
 Рис. 4.3.4 Четырехразрядный компаратор величины 
 ИС
, такие как 74HC85, называются «интегрированными устройствами среднего размера» или устройствами MSI, чтобы отличать их от устройств SSI (маломасштабных интегрированных), таких как базовые ИС логических вентилей, изученные в модулях 2.1 и 2.2.
 Хотя эти устройства кажутся (и являются!) Сложными, интересно сравнить количество отдельных транзисторов в этой схеме с теми, которые используются в схемах, описанных в более ранних модулях.На рис. 4.3.4 показан 31 вентиль (не считая пропущенных входных и выходных буферных вентилей), и каждый вентиль содержит около 4 транзисторов на вентиль, что дает общее количество транзисторов для этого типичного чипа MSI, состоящего из более чем 124 транзисторов, поэтому неудивительно, что схема выглядит сложной!
 Таким образом, эта небольшая ИС содержит больше транзисторов, чем, например, во многих аналоговых цветных телевизионных приемниках, однако эта схема делает гораздо меньше, чем требовалось бы от того же количества транзисторов в телевизоре, и ее работа намного проще. понять, особенно если вы уже разбираетесь в работе основных логических вентилей.
 Обратите внимание на выходы на рис. 4.3.3, для A  B на контактах 5, 6 и 7, и аналогичные входы на контактах 2, 3 и 4, которые позволяют нескольким микросхемам 74HC85 быть соединенными вместе, чтобы обеспечить компараторы величин для любой длины слова.
 Рис. 4.3.5 Восьмиразрядный компаратор величин с использованием двух микросхем 74HC85 
 Компараторы в каскаде 
 Когда две или более ИС соединены каскадом вместе, как показано на рис. 4.3.5, выходы первой ИС (представляющие 4 младших бита) подключаются к каскадным входам второй ИС и так далее.Окончательный результат сравнения отображается на трех каскадных выходах наиболее значимого 4-битного компаратора.
 Для обеспечения корректного сравнения каскадные входы первого (наименее значимого) компаратора должны быть подключены следующим образом:
 A  B (контакт 4) = логический 0.
 A = B (вывод 3) = логика 1.
 Это также относится к одной ИС, если сравниваются только два 4-битных слова.
 Что такое цифровой компаратор? Компаратор величины и идентичности 
  Определение : Цифровой компаратор - это комбинационная логическая схема, которая используется для сравнения  двух двоичных значений .Обычно он генерирует желаемый сигнал (низкий или высокий) на выходе при сравнении двух цифровых значений, представленных на его входе.
 Все мы знаем, что комбинационные схемы (такие как сумматор и вычитатель) производят сложение и вычитание двоичных значений, присутствующих на входных клеммах. Но, помимо сложения и вычитания, некоторые приложения требуют сравнения двух значений, присутствующих на входных клеммах.
 В основном цифровой компаратор бывает двух типов:
  Устройство сравнения идентификаторов 
  Компаратор звездных величин 
 В этом разделе мы подробно обсудим идею цифрового компаратора.
 Содержание: Цифровой компаратор 
 Устройство сравнения идентификаторов
 Компаратор звездных величин
 Компаратор идентификации 
 Цифровой компаратор, который сравнивает только равенство двух подаваемых сигналов на его входах, известен как компаратор идентичности. Он имеет 2 входа и только 1 выходной контакт. Выходной контакт показывает высокий логический сигнал, когда два значения равны, в противном случае он показывает низкий сигнал.
 Более конкретно, можно сказать,
 Для двух входов P и Q, если
 P = Q, тогда выведите HIGH
, а если
 P ≠ Q, затем вывод LOW
 Компаратор звездных величин 
 Обычно компаратор величин производит сравнение, учитывая все факторы.Он показывает результаты для большего, равного или меньшего значения, сравнивая величину двух входных данных. Следовательно, он содержит 3 выходных контакта, и, соответственно, любой из 3 выходных контактов компаратора амплитуды становится высоким.
 Предположим, что P и Q - два входа компаратора величин. И 3 выхода будут P> Q, P = Q и P 
 На рисунке ниже представлена ​​блок-схема компаратора величин, имеющего 2 входа P и Q:
 Здесь, в этом разделе, мы отдельно разберемся, как выходной сигнал компаратора изменяется при изменении количества битов на входе компаратора.
 1-битный компаратор величины 
 Давайте сначала разберемся с работой 1-битного двоичного компаратора, используя таблицу истинности:
 P
 Q
 P> Q
 P = Q
 P
 0
 0
 0
 1
 0
 0
 1
 0
 0
 1
 1
 0
 1
 0
 0
 1
 1
 0
 1
 0
 Как мы видим, для 2 двоичных входов по 1 бит каждый у нас есть 4 возможных комбинации.И, следовательно, в зависимости от сравнения, выполненного для P и Q, компаратор амплитуды устанавливает высокий уровень для любого из выходных контактов из трех.
 Из приведенной выше таблицы истинности видно, что когда оба входа одинаковы, т.е. либо 0, либо 1, тогда вывод 2  и , который показывает эквивалентность между двумя значениями при сравнении, становится высоким.
 В то время как, когда P больше Q, компаратор генерирует высокий сигнал на соответствующем выводе на выходе. Точно так же, когда величина Q больше, чем P, тогда выход на выводе, показывающий P 
 Давайте теперь посмотрим на K-карту, представляющую 2 входных компаратора:
  Для P> Q 
  Для P = Q 
  Для P 
 1-битная схема компаратора амплитуды 
 Логическая схема для 1-битного компаратора имеет вид:
 2-битный компаратор величины 
 Для двух 2-битных входов у нас будет 16 возможных комбинаций. Следовательно, в этом случае на выходе будет отображаться высокое и низкое значение в зависимости от сравнения 2-битного значения двоичного входа.
 Рассмотрим таблицу истинности для 2-битного двоичного компаратора:
 Здесь мы предоставили десятичный эквивалент 2-битных двоичных значений для обоих входов P и Q, чтобы упростить сравнение.
 Наблюдая за таблицей, вы можете четко проверить различные условия, при которых соответствующий выход является высоким.
 Например, когда оба входа равны 0 или 1, тогда выходной контакт, представляющий P = Q, будет высоким. Точно так же для всех тех условий, когда битовое значение P больше, чем Q, тогда выходной контакт, представляющий P> Q, будет только высоким.
 В то время как, когда величина Q больше, чем P, соответствующий вывод, представляющий P 
 Таким образом, сравнение двух заданных входов выполняется компаратором величин.
 Давайте теперь посмотрим на представление K-карты для всех 3 выходов по отдельности:
  Для P> Q 
  Для P = Q 
  Для P 
 Итак, наблюдая за логическими выражениями, реализованными из K-карты, мы можем получить соответствующую логическую схему.
 2-битная схема компаратора амплитуды 
 Логическая схема имеет вид:
 n-битный компаратор величины 
 Иногда мы сталкиваемся с проблемами, например, как найти количество возможных комбинаций высокого логического уровня для  P> Q ,  P  или  P = Q . И невозможно все время составлять таблицу истинности для этого конкретного числа битов, а затем подсчитывать высокий логический уровень для этого соответствующего вывода.
 Итак, мы можем использовать обобщенное выражение для общих комбинаций 2 входов, каждый по n битов.
 Так как у нас есть 2 входа по n бит каждый, то всего у нас 2n количества бит.
 Следовательно, у нас будут возможные комбинации как:
  2  2н  
 Как видно из предыдущего раздела 2-битного компаратора, на выходе было всего 4 (т. Е. 2 ​​ 2 ) комбинации, для которых два входа были равны (P = Q).
 Таким образом, в случае n-битов мы можем сказать
 P = Q будет всего 2  n  раз.
 Итак, P не равно Q будет  2  2n  - 2n  раз.
: 2  2n  - это общие возможные комбинации n битов.
 Также здесь следует отметить, что количество комбинаций, в которых P> Q, равно P 
 Следовательно, его можно представить как
  2  2n -2  n /2 
: 2  2n -2  n  - число высокого логического значения для P ≠ Q.
 Предположим, у нас есть два входа по 3 бита каждый, поэтому в данном случае
 Общее количество комбинаций составит 2  6  i.е., 64. Таким образом, два входа будут равны в общей сложности 8 раз и не будут равны в остальное время (т. е. 64 - 8 = 56)
 И, таким образом, из 56 комбинаций, всего 28 раз 1  st  ввод будет больше, а для остальных 28 комбинаций - другой.
 Таким образом, мы можем сравнивать большее количество битов.  
 Цифровой компаратор 
 Цифровой компаратор сравнивает две цифровые шины и выводит результаты сравнения на пять выходных контактов.Устройство выводит пять комбинаторных возможностей, позволяя пользователю легко увидеть результаты сравнения. Входы шины могут иметь от 2 до 32 бит и могут быть отформатированы как беззнаковые, с двоичным смещением или как дополнение до двух.
 Информацию о компараторе с аналоговыми входами и цифровыми выходами см. В разделе «Компаратор с аналоговыми входами и цифровыми выходами».
 Название Модели:
 Цифровой компаратор
 Симулятор:
 Это устройство совместимо с симулятором SIMPLIS.
 Меню выбора деталей
 Расположение:
 Библиотека символов:
 Нет - символ
 автоматически создается при размещении или редактировании.
 Библиотека моделей:
 Нет - модель есть
 автоматически генерируется при запуске моделирования.
 Имена подсхем:
 SIMPLIS_DIGI1_D_D_COMPARATOR_N: без наземной ссылки
 SIMPLIS_DIGI1_D_D_COMPARATOR_Y: с наземной ссылкой
 Символ:
 3-битный без заземления
 Номер ссылки
 Несколько
 Выборы:
 Только одно устройство за раз
 можно редактировать.
 Цифровое редактирование
 Компаратор 
 Чтобы настроить цифровой компаратор, выполните следующие действия:
 Дважды щелкните символ на схеме, чтобы открыть диалоговое окно редактирования на вкладке «Параметры».
 Внесите соответствующие изменения в поля, описанные в таблице под
 изображение.
 Этикетка
 Параметр
 Описание
 Размножение
 Задержка
 Задержка с момента, когда
 состояние входа изменяется до тех пор, пока не изменится выход
 Количество бит
 Количество входных битов для
 Цифровой компаратор
 Земля Ref
 Определяет, действительно ли
 нет устройства, имеющего контакт заземления.Любой цифровой компонент, который
 имеет входной или выходной контакт, подключенный к узлу аналоговой схемы, должен
 Подключите вывод  Ground Ref  к аналоговому узлу. Это
 обычно земля на схеме.
 Код
 Схема кодирования для
 двоичные входы / выходы для цифрового компаратора
 Начальный
 Состояние
 Начальное состояние
 выход цифрового компаратора в момент времени = 0
 Для определения параметров интерфейса между этим цифровым компонентом и
 каждый аналоговый компонент подключен непосредственно к входному или выходному контакту, следуйте этим
 шаги:
 В диалоговом окне «Редактировать цифровой компаратор» щелкните вкладку «Интерфейс».
 Внесите соответствующие изменения в поля, описанные в таблице под
 изображение.
 Этикетка
 Параметр
 Описание
 Ввод
 Сопротивление
 Входное сопротивление
 каждый входной контакт цифрового компаратора
 Гистерезис,
 Порог
 Гистерезис и
 Порог входов.Ширина гистерезисного окна,  HYSTWD 
 сосредоточено вокруг  Пороговое значение  ( TH ) напряжения. К
 определить фактический порог ( TL ,  THI ),
 заменить  Порог  ( TH ) и  Гистерезис 
 ( HYSTWD ) в каждой из следующих формул:
 Уровень входной логики
 Фактический порог
 1
  Порог  + 0.5 *
  Гистерезис 
 0
  Порог  - 0,5 *
  Гистерезис 
 Выход
 Сопротивление
 Выходное сопротивление
 каждый выходной контакт цифрового компаратора
 Выход высокий
 Напряжение
 Выходное высокое напряжение для
 каждый выходной контакт цифрового компаратора
 Выход низкий
 Напряжение
 Выходное низкое напряжение для
 каждый выходной контакт цифрового компаратора
 Примеры 
 Примером использования цифрового компаратора является повышающий / понижающий счетчик с программируемыми пределами.Этот пример описан в разделе «Другие счетчики».
 Параметры подсхемы 
 Поскольку модель цифрового компаратора создается с помощью шаблона
 скрипт, когда симуляция выполняется, вручную закодированную модель нельзя вставить в
 список соединений. Шаблон сценария для этого устройства -  simpleis_make_adder_model.sxscr ,
 которые лицензированные пользователи могут загрузить как часть zip-архива со всеми встроенными скриптами.
 Чтобы загрузить zip-архив, выполните следующие действия:
 Важно: вам будет предложено войти в систему с именем пользователя и паролем, которые вы
 полученный вместе с файлом лицензии. Если у вас нет имени пользователя и пароля, вы можете
 напишите на адрес [email protected] информацию о лицензии, чтобы получить
 учетные данные для входа. Включите снимок экрана диалогового окна, которое открывается при запуске
 меню.
 Щелкните http: // www.simetrix.co.uk/simetrix80/scripts.zip, чтобы загрузить архив сценария.
 Введите имя пользователя и пароль, полученные с файлом лицензии.
 В следующей таблице параметров определены параметры, используемые в этой модели.
 Имя параметра
 Этикетка
 Тип данных
 Диапазон
 шт.
 Описание параметра
 КОД
 Код
 Строка
 БЕЗ ПОДПИСИ
 'TWOS_COMPLEMENT'
 'OFFSET_BINARY'
 нет
 Схема кодирования для двоичного
 входы / выходы для цифрового компаратора
 GNDREF
 Земля Ref
 Строка
 нет
 Определяет, есть ли
 устройство имеет контакт заземления.Любой цифровой компонент, имеющий вход
 или выходной контакт, подключенный к узлу аналоговой схемы, должен иметь заземление 
 Ref  контакт, подключенный к аналоговому узлу. Обычно это основание на
 схема.
 HYSTWD, 
 TH
 Гистерезис, 
 Порог
 Число
 мин: 1f
 В
 Гистерезис и порог
 входы.Ширина гистерезисного окна,  HYSTWD  центрируется вокруг
  Порог  ( TH ) по напряжению. Чтобы определить фактический порог (
  TL ,  THI ), замените  Threshold  ( TH ) и
  Гистерезис  ( HYSTWD ) в каждой из следующих формул:
 Уровень входной логики
 Фактический порог
 1
  Порог  + 0.5 *  Гистерезис 
 0
  Порог  - 0,5 *  Гистерезис 
 IC
 Начальное состояние
 Число
 нет
 Начальное состояние
 Выход цифрового компаратора в момент времени = 0
 НОМЕРА
 Количество бит
 Целое число
 нет
 Количество входных битов в
 Цифровой компаратор
 OUT_DELAY
 Задержка распространения
 Число
 1f на 1024
 с
 Задержка с момента входа
 состояние изменяется до тех пор, пока не изменится выход
 RIN
 Входное сопротивление
 Число
 мин: 100
 Ом
 Входное сопротивление каждого
 Входной контакт цифрового компаратора
 МАРШРУТ
 Выходное сопротивление
 Число
 мин: 1 мин.
 Ом
 Выходное сопротивление каждого
 Выходной контакт цифрового компаратора
 VOH
 Высокое напряжение на выходе
 Число
 любой
 В
 Выходное высокое напряжение для каждого
 Выходной контакт цифрового компаратора
 ТОМ
 Низкое напряжение на выходе
 Число
 любой
 В
 Выходное низкое напряжение для каждого
 Выходной контакт цифрового компаратора
 (a) Логическая схема цифрового компаратора CMOS.(b) Логический ввод и вывод ... 
  Контекст 1 
 ... два двоичных числа в качестве входных и выводит только то, равны ли два числа, в то время как последнее будет более мощным, поскольку оно определяет, является ли одно число равным. больше, равно или меньше другого. Традиционная схема однобитового компаратора величин КМОП состоит из одного логического элемента ИЛИ, двух элементов И и двух элементов НЕ, как показано на рис. 4 (а). Вход и выход логической схемы показаны на рис. 4 (б).Это будет стоить много места из-за физического ограничения масштабирования транзистора. Кроме того, выходы являются энергозависимыми, что приводит к дополнительной энергии и времени для хранения ...
  Context 2 
 ... равны, в то время как последний будет более мощным, потому что он различает, больше ли одно число, чем , равно или меньше другого. Традиционная схема однобитового компаратора величины КМОП состоит из одного логического элемента ИЛИ, двух элементов И и двух элементов НЕ, как показано на рис.4 (а). Вход и выход логической схемы показаны на рис. 4 (б). Это будет стоить много места из-за физического ограничения масштабирования транзистора. Кроме того, выходы энергозависимы, что приводит к дополнительной энергии и времени для хранения ...
  Context 3 
 ... напротив, в предлагаемом нами цифровом компараторе одна ячейка 1T1R способна сравнивать два однобитовых числа с сохраненными результатами, показывающими повышенную эффективность использования площади и свойства в памяти. Принцип работы и работа показаны на рис.4 (в). Два сравниваемых однобитовых числа, p и q, преобразуются в виде напряжения как V p и V q. Для двоичного числа, когда p или q равно «1», соответствующие V p или V q будут иметь высокий уровень напряжения (2 В). В то время как p или q равны «0», напряжение будет равно 0. Перед сравнением мемристор инициализируется в состояние 2. Затем логический вход V p равен ...
  Context 4 
 ... Если p = q, независимо от того, p = q = 0 или p = q = 1, V p равно V q. Нулевое падение напряжения не повлияет на состояние сопротивления устройства, что приведет к неизменному примитивному состоянию 2, представляющему выход «010».«Считывая состояние энергонезависимого сопротивления, можно получить сравниваемый результат p и q. Экспериментальные результаты, показанные на рис. 4 (d), доказывают осуществимость предлагаемого однобитового цифрового ...
 Новейший цифровой компаратор 'Вопросы - Обмен электротехнического стека 
 Новые вопросы' цифрового компаратора '- Электротехнический стековый обмен "
 Сеть обмена стеков 
 Сеть Stack Exchange состоит из 176 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
 Посетить Stack Exchange
 0
 +0
 Авторизоваться
 Зарегистрироваться
 Цифровой компаратор или компаратор величин - это аппаратное электронное устройство, которое принимает на вход два числа в двоичном формате и определяет, является ли одно число больше, меньше или равно другому числу.Четырехразрядные примеры - CMOS 4063 и TTL 7485.
 Компаратор VHDL только для равенств 
 как упоминалось в вопросе, я пытаюсь реализовать 4-битный компаратор. Назначение компаратора - проверить, равны ли 4 переданных бита кодовой комбинации, хранящейся в файле...
 Создан 02 дек.
 Схема обнаружения двух последовательных импульсов 
 У меня есть оконный компаратор с двумя выходами (верхний порог и нижний порог), которые будут последовательно повышаться (несколько примеров показано на прилагаемом изображении).Я хочу использовать для объединения этих двух сигналов в ...
 Создан 03 апр.
 Схема определения рабочего цикла для прямоугольной волны 
 У меня два сигнала выходят из одного блока. Один сигнал задерживается на один период, чем другой.Есть ли какой-нибудь способ определить рабочий цикл этих импульсов?
 Редактировать:
 Clk - это мой оригинальный сигнал. Идущий ...
 Создан 29 фев.
 Обнаружить последовательность внутри битового потока 
 Недавно я разговаривал со своим профессором, в котором он сказал мне, что «абсолютно ни в коем случае этот дизайн не будет работать».Я надеюсь, что смогу отразить это от вас, ребята.
Вопрос задан дизайну (в ...
 Создан 26 янв.
 Сравнение синусоидальной и треугольной волны для spwm с использованием компаратора 
 Я пытаюсь сгенерировать синусоидальную ШИМ, сравнивая синусоидальную и треугольную волну.Сначала я просто попытался сравнить синусоидальную волну с опорным напряжением, чтобы проверить работу операционного усилителя. У меня проблема ...
 Создан 08 апр.
 Бутон
 33922 серебряных знака1111 бронзовых знаков
 Цифровой компаратор от LSB к MSB с использованием Lookahead 
 Это предварительная домашняя работа, но я действительно застрял в ней, и мне просто нужно какое-то направление.Мне поручили создать 16-битный опережающий компаратор, переходящий от LSB к MSB, используя не более 4 -...
 Создан 07 фев.
 Компаратор на Logisim 
 В настоящее время работаю над лифтовой схемой.Я использую 4 бита для представления этажа, на котором находится лифт, и мне нужен способ сравнения этого значения с этажом, на который хочет попасть пользователь. Я ...
 Создан 28 апр.
 Цифровой компаратор величины: сначала младший бит или старший бит 
 Большинство схем / алгоритмов компараторов основаны на подходе MSb first (т.e, начиная с сравнения двух чисел с MSb), что интуитивно кажется эффективным подходом.
 Я просто ...
 Создан 15 дек.
 Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript
 Ваша конфиденциальность
 Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.
 Принимать все файлы cookie
 Настроить параметры
 .