Практическая работа специальности 09.02.01.

Практическое занятие № 47-48

Тема: «Проектирование компаратора»

Цель: получение навыков проектирования компараторов различной разрядности.

Теория

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.

Схема одноразрядного компаратора представляет собой структуру логического элемента «исключающее ИЛИ-НЕ» (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема одноразрядного компаратора

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 (рисунок 2) 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).

Рисунок 2 - Четырёхразрядный компаратор, микросхема К564ИП2

Ход работы

1.                 Составить схему двухразрядного компаратора на логических элементах.

2.                 Приведите временные диаграммы его работы

3.                 Эскизы выполнить в тетради, схему – на формате А4.

Контрольные вопросы

1.                 Что такое компаратор?

2.                 Какую функцию выполняет цифровой компаратор?

3.                 К какому типу цифровых устройств относят компараторы?

4.                 Чем определяется число входов цифрового компаратора?

5.                 Можно ли построить устройство сравнения требуемой разрядности, используя цифровые компараторы с ограниченной разрядностью (например, четырёхразрядные)?

6.                 Скачано с www.znanio.ru