Yarım Çıkarıcı Nedir: Mantık Kapılarını Kullanan Devre

Elektronik alanında, her bileşenin üzerinde çalıştığı en önemli kavram ' Mantık kapıları '. Mantık kapıları kavramı, entegre devreler, sensörler, anahtarlama amaçları, mikro denetleyiciler ve işlemciler, şifreleme ve şifre çözme amaçları ve diğerleri gibi her işlevde uygulandığı için. Bunlara ek olarak, Logic Gates'in geniş uygulamaları vardır. Toplayıcı, Çıkarıcı, Tam gibi birçok mantık kapısı türü vardır. Toplayıcı , Full Subtractor, Half Subtractor ve diğerleri. Bu nedenle, bu makale şu konularda toplu bilgi sağlar: yarım çıkarıcı devre , yarı çıkarıcı doğruluk tablosu ve ilgili kavramlar.

Yarım Çıkarıcı nedir?

Yarım çıkarıcıyı tartışmadan önce, ikili çıkarımı bilmeliyiz. İkili çıkarmada, çıkarma işlemi aritmetik çıkarmaya benzer. Aritmetik çıkarmada 2 tabanlı sayı sistemi kullanılırken, ikili çıkarmada çıkarma için ikili sayılar kullanılır. Ortaya çıkan terimler, fark ve ödünç alma ile gösterilebilir.

Yarım çıkarıcı en önemli olanıdır birleşimsel mantık devresi kullanılan dijital elektronik . Temelde bu elektronik bir cihazdır veya başka bir deyişle mantık devresi olarak söyleyebiliriz. Bu devre, iki ikili basamak çıkarma işlemi gerçekleştirmek için kullanılır. Önceki makalede, daha önce tartıştık yarım toplayıcı ve tam toplayıcı devresi kavramları hesaplama için ikili sayılar kullanır. Benzer şekilde, çıkarıcı devresi çıkarma için ikili sayıları (0,1) kullanır. Yarım çıkarıcının devresi iki ile inşa edilebilir mantık kapıları, yani NAND ve EX-OR kapıları . Bu devre ödünç aldıkları kadar fark gibi iki unsur da verir.

İkili çıkarma işleminde olduğu gibi, ana rakam 1'dir, 1 çıkarımı eksi 0'dan üstünken ödünç alabiliriz ve bu nedenle ödünç almaya ihtiyaç duyacaktır. Aşağıdaki örnek, iki ikili bitin ikili çıkarımını verir.

Yukarıdaki çıkarma işleminde, iki rakam A ve B ile temsil edilebilir. Bu iki rakam çıkarılabilir ve sonuçtaki bitleri fark ve ödünç olarak verir.

İlk iki ve dördüncü sırayı gözlemlediğimizde, bu sıralar arasındaki fark, o zaman fark ve ödünç alma benzerdir çünkü çıkarılan eksenden daha küçüktür. Benzer şekilde, üçüncü satırı gözlemlediğimizde, eksi değeri çıkan değerden çıkarılır. Dolayısıyla, fark ve ödünç bitler 1'dir çünkü alt son basamağı, eksi uç basamağından üstündür.

Bu kombinasyonel devre, her türlü dijital devre olası girdi ve çıktı kombinasyonlarını bilmek. Örneğin, çıkarıcının iki girişi varsa, ortaya çıkan çıktılar dört olacaktır. Yarım çıkarıcının o / p'si, fark biti ve ödünç biti belirtecek olan aşağıdaki tabloda belirtilmiştir. Devrenin doğruluk tablosu açıklaması EX-OR mantık geçidi ve AND geçidi işlemi ve ardından NOT geçidi gibi mantık kapıları kullanılarak yapılabilir.

Doğruluk tablosunu kullanarak çözme K-Haritası aşağıda gösterilmiştir.

yarım çıkarıcı k haritası

yarım çıkarıcı ifadesi doğruluk tablosu ve K-haritası kullanılarak şu şekilde türetilebilir:

Fark (D) = ( x’y + xy ')

= x ⊕ y
Borç (B) = x’y

Mantıksal Devre

yarım çıkarıcı mantıksal devre mantık kapıları kullanılarak açıklanabilir:

• 1 XOR kapısı
• 1 DEĞİL kapısı
• 1 AND kapısı

Temsil

Yarım Çıkarıcı Mantıksal Devre

Yarım Çıkarıcı Blok Şeması

Yarım çıkarıcının blok diyagramı yukarıda gösterilmiştir. İki girdi gerektirir ve iki çıktı verir. Burada girdiler A&B ile temsil edilir ve çıktılar Fark ve Borçtur.

Yukarıdaki devre EX-OR & NAND kapıları ile tasarlanabilir. Burada, NAND geçidi AND ve NOT kapıları kullanılarak oluşturulabilir. Bu nedenle, yarım çıkarıcı devre yapmak için üç mantık geçidine, yani EX-OR geçidi, NOT geçidi ve NAND geçidine ihtiyacımız var.

AND ve NOT kapılarının bir kombinasyonu, NAND Kapısı adlı farklı bir kombine kapı üretir. Ex-OR geçidi çıkışı Fark biti olacaktır ve NAND Geçidi çıkışı aynı A&B girişleri için Borrow biti olacaktır.

AND-Kapısı

AND-geçidi, çoklu girişlere ve tek bir çıkışa sahip bir dijital mantık geçidi türüdür ve giriş kombinasyonlarına bağlı olarak mantıksal birleşimi gerçekleştirir. Bu geçidin tüm girişleri yüksek olduğunda, çıkış yüksek olacaktır, aksi takdirde çıkış düşük olacaktır. Doğruluk tablosu ile AND geçidinin mantık diyagramı aşağıda gösterilmiştir.

AND Gate Ve Hakikat Tablosu

DEĞİL kapısı

NOT geçidi, tek girişli bir dijital mantık geçidi türüdür ve girişe bağlı olarak çıkış tersine çevrilir. Örneğin, NOT geçidinin girişi yüksek olduğunda çıkış düşük olacaktır. Doğruluk tablosu ile NOT-geçidinin mantık diyagramı aşağıda gösterilmiştir. Bu tür bir mantık geçidi kullanarak, NAND ve NOR kapılarını çalıştırabiliriz.

DEĞİL Kapı Ve Hakikat Tablosu

Ex-OR Kapısı

Exclusive-OR veya EX-OR geçidi, 2 girişli ve tek çıkışlı bir tür dijital mantık geçididir. Bu mantık geçidinin çalışması OR geçidine bağlıdır. Bu geçidin girişlerinden herhangi biri yüksekse, EX-OR geçidinin çıkışı yüksek olacaktır. EX-OR'nin sembolü ve doğruluk tablosu aşağıda gösterilmiştir.

XOR Kapısı ve Hakikat Tablosu

Nand Kapısı kullanarak Yarım Çıkarıcı Devresi

Taşeronun tasarımı şu şekilde yapılabilir: mantık kapılarını kullanma NAND kapısı ve Ex-OR kapısı gibi. Bu yarı çıkarıcı devreyi tasarlamak için fark ve ödünç alma olmak üzere iki kavramı bilmemiz gerekir.

Nand Kapısı kullanarak Yarım Çıkarıcı Devresi

Dikkatli bir şekilde izlersek, bu devrenin yürüttüğü işlem çeşitliliğinin EX-OR kapı işlemiyle doğru bir şekilde ilişkili olduğu oldukça açıktır. Bu nedenle, EX-OR geçidini fark yaratmak için kullanabiliriz. Aynı şekilde, yarı toplayıcı devre tarafından üretilen ödünç alma, AND-kapısı ve NOT-kapısı gibi mantık geçitlerinin karışımı kullanılarak basit bir şekilde elde edilebilir.

Bu HS aynı zamanda inşaat için 5 NOR geçidi gerektiren NOR kapıları kullanılarak da tasarlanabilir. NOR kapılarını kullanan yarı çıkarıcı devre şeması şu şekilde gösterilir:

Nor Gates Kullanan Yarım Çıkarıcı

Doğruluk şeması

VHDL ve Testbench Kodu

Yarım çıkarıcı için VHDL kodu aşağıdaki şekilde açıklanmıştır:

kütüphane IEEE

IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL kullan

IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL kullan

IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL kullan

varlık Half_Sub1:

Bağlantı noktası (a: STD_LOGIC içinde

b: STD_LOGIC dilinde

HS_Diff: STD_LOGIC dışında

HS_Borrow: STD_LOGIC dışında)

Half_Sub1 sonu

Half_Sub1'in mimari Davranışı:

başla

HS_Diff<=a xor b

HS_Borrow<=(not a) and b

HS için testbench kodu aşağıda açıklanmıştır:

KÜTÜPHANE IEEE

İeee.std_logic_1164.ALL KULLANIN

ENTITY HS_tb IS

END HS_tb

HS_tb OLAN MİMARİ HS_tb

BİLEŞEN HS

PORT (a: IN std_logic

b: std_logic İÇİNDE

HS_Diff: OUT std_logic

HS_Borrow: OUT std_logic

)

SON BİLEŞEN

sinyal a: std_logic: = '0'

sinyal b: std_logic: = '0'

sinyal HS_Diff: std_logic

HS_Borrow sinyali: std_logic

BAŞLA

yeni: HS PORT HARİTASI (

a => a,

b => b,

HS_Diff => HS_Diff,

HS_borrow => HS_borrow

)

stim_proc: işlem

başla

-e<= ‘0’

b<= ‘0’

30 ns bekle

-e<= ‘0’

b<= ‘1’

30 ns bekle

-e<= ‘1’

b<= ‘0’

30 ns bekle

-e<= ‘1’

b<= ‘1’

Bekle

son işlem

SON

Yarım Çıkarıcı Kullanan Tam Çıkarıcı

Tam bir çıkarıcı, iki bit kullanarak çıkarma işlevini çalıştıran ve eksilen ve çıkaran birleşik bir cihazdır. Devre ödünç alma işlemini önceki çıktı olarak kabul eder ve iki çıkışlı üç girişi vardır. Üç girdi, eksilen, çıkarılmış ve önceki çıktıdan alınan ödünç girdidir ve iki çıktı, fark ve borçtur.

Tam Çıkarıcı Mantıksal Şeması

İçin doğruluk tablosu tam çıkarıcı dır-dir

Yukarıdaki doğruluk tablosu ile, yarım çıkarıcılar kullanan tam çıkarıcının uygulanmasına yönelik mantıksal diyagram ve devre şeması aşağıda gösterilmiştir:

HS Kullanan Tam Çıkarıcı

Yarı Çıkarıcının Avantajları ve Sınırlamaları

Yarım çıkarıcının avantajları:

• Bu devrenin uygulanması ve yapımı basit ve kolaydır
• Bu devre, dijital sinyal işlemede minimum güç tüketir
• hesaplama işlevleri iyileştirilmiş hız oranlarında gerçekleştirilebilir

Bu birleşimsel devrenin sınırlamaları şunlardır:

Birçok işlem ve işlevde yarı çıkarıcının kapsamlı uygulamaları olsa da, birkaç sınırlama vardır ve bunlar:

• Yarım çıkarıcı devreler, bu devrenin çok önemli dezavantajı olan önceki çıkışlardan 'Ödünç Almayı' kabul etmeyecektir.
• Birçok gerçek zamanlı uygulama çok sayıda bitin çıkarılmasıyla çalıştığından, yarım çıkarıcı aygıtlar birçok biti çıkarma yeteneğine sahip değildir.

Yarım Çıkarıcı Uygulamaları

Yarım çıkarıcı uygulamaları aşağıdakileri içerir.

• Yarım çıkarıcı, ses veya radyo sinyallerinin gücünü azaltmak için kullanılır
• Olabilir amplifikatörlerde kullanılır ses bozulmasını azaltmak için
• Yarım çıkarıcı ALU işlemcide kullanılır
• Operatörleri artırmak ve azaltmak için kullanılabilir ve ayrıca adresleri hesaplar
• En az anlamlı sütun numaralarını çıkarmak için yarım çıkarıcı kullanılır. Çok basamaklı sayıların çıkarılması için LSB için kullanılabilir.

Bu nedenle, yukarıdaki yarı çıkarıcı teorisinden, sonunda, bu devreyi kullanarak, Fark ve Borç gibi çıktıları sağlamak için bir ikili bitten diğerinden çıkarabileceğimizi kapatabiliriz. Benzer şekilde, NAND geçitleri devresinin yanı sıra NOR geçitlerini kullanarak yarı çıkarıcı tasarlayabiliriz. Bilinmesi gereken diğer kavramlar, yarım çıkarıcı verilog kodu ve RTL şematik diyagramı nasıl çizilebilir?