Wie eine arithmetische 4bit-Schaltung mit 4 vollen Kreuzottern Design

April 17

Wie eine arithmetische 4bit-Schaltung mit 4 vollen Kreuzottern Design

Ein voll-Kreuzotter ist eine integrierte Schaltung, die zwei Ebenen der Eingangsspannung, vertreten durch binäre "1" oder "0" addiert werden können. Eine Summe von diesen zwei Binärzahlen entsteht am Ausgang des voll-Addierer, auch in Form von binären 1 oder 0. Erstellen eine 4-Bit-arithmetische-Schaltung bedeutet, dass zwei 4-Bit (vier Dezimalstellen) Zahlen hinzugefügt werden. Jede voll-Kreuzotter entspricht 1-Bit daher, vier voll-Kreuzottern sind notwendig, um eine 4-Bit-Schaltung zu bauen. Heute sind 4-Bit voll-Kreuzottern vorgefertigt, in einer einzigen integrierten Schaltung. Der Prozess des Entwerfens der 4-Bit-Schaltung ist jedoch immer noch nützlich für das Verständnis der Funktionsweise eines voll-Addierer.

Anweisungen

Voll-Adder Layout

1 Zeichnen Sie vier separate Quadrate in einer horizontalen Linie. Jeder stellt ein voll-Addierer.

2 Beschriften Sie die am weitesten rechts stehende voll-Kreuzotter "LSB." Dies steht für "Least Significant Bit". Zum Beispiel in die binäre Zahl 1000 ist LSB die letzte Ziffer auf der rechten Seite, oder 0.

Verwenden Sie einen binären Verweis wie Grinnell College "The Binary System" (siehe Abschnitt "Ressourcen") für den Rest des Lernprogramms.

3 Beschriften Sie die am weitesten links stehende voll-Kreuzotter "MSB." Dies steht für das "wichtigste Bit." In die binäre Zahl 1000 ist das MSB das erste Ziffer auf der linken Seite oder 1.

4 Beschriften Sie die ein- und Ausgänge der einzelnen voll-Addierer, ein 4-Bit voll-Addierer Datenblatt als Referenz verwenden. Schreiben Sie "A" "B" und "Cin" am oberen Rand jeder voll-Addierer und schreiben "E" und "Cout" am unteren Rand jeder voll-Addierer. "A" und "B" stehen für die zwei Binäreingänge, "Cin" steht für Eingang zu tragen, "E" steht für die Summe (Hauptausgang) und "Cout" steht für tragen Ausgabe. Das Datenblatt listet nur ein Cin und Cout, aber in der Entwurfsphase, braucht jede voll-Addierer eigene Cin und Cout.

5 Bezeichnung A, B, Cin, E und Cout von jedem voll-Addierer mit einer Bit-Zahl. Schreiben Sie eine "1" auf den LSB (ganz rechts) voll-Addierer für Bit 1, schreiben "2" auf die nächste volle-Kreuzotter auf der linken Seite, schreiben Sie "3" auf die nächste volle-Kreuzotter auf der linken Seite und "4" auf die MSB (ganz links) voll-Kreuzotter. Von links nach rechts, die voll-Kreuzottern beschriftet werden sollte: 4 3 2 1.

6 Schreiben Sie dem Format der die kompletten 4-Bit-Zahlen in einem Raum unter den voll-Kreuzottern das erste 4-Bit Zahl hinzugefügt werden, entspricht die "A"-Eingänge und sieht wie folgt, von links nach rechts: A4 A3 A2 A1. Die zweite 4-Bit-Zahl hinzugefügt werden, entspricht der "B"-Eingänge und wird wie folgt aussehen: B4 B3 B2 B1. Die Summe der 4-Bit, das entspricht "E"-Ausgänge wird wie folgt aussehen: E4-E3-E2-E1. Die komplette Arithmetik für die Schaltung ist: A4 A3 A2 A1 + B4 B3 B2 B1 = E4-E3-E2-E1.

Verbinden die Full-Kreuzottern

7 Etikett Cin1 "Boden." Elektrisch, Cin1 (Cin im Datenblatt) wird mit Schaltung Masse verbunden, denn es keine "Nummer"in getragen die LSB-voll-Kreuzotter gibt. Ein Übertrag gehen nur aus dieser voll-Addierer. Beispielsweise beim Hinzufügen von 6 + 6 dezimal wird der "2" in der ersten Spalte Summe platziert und die "1" wird in die nächste Spalte übertragen. Das gleiche Prinzip gilt in Binäraddition.

8 Zeichnen Sie eine Linie vom Cout1 zum Cin2, zeichnen Sie eine Linie vom Cout2 zum Cin3 und ziehen Sie eine Linie von Cout3 zu Cin4. In die eigentliche integrierte Schaltung diese Verbindungen sind intern aus, und sie sollen einen Übertrag (binär 1 oder 0) sehr dankbar für die richtige Ergänzung.

9 Beschriften Cout4 "Ausgabe Bit 5." Wegen einer Trageweise führt das Hinzufügen von zwei 4-Bit-Zahlen manchmal einen 5-Bit-Zahl. Daher gibt es insgesamt fünf mögliche Ausgaben in einer 4-Bit-Arithmetik-Schaltung. An dieser Stelle Cout4 (Cout im Datenblatt) kann neben den Ausgängen "E" wie folgt gesetzt werden: Cout4 E4-E3-E2-E1.

10 Weisen Sie zwei 4-Bit-Zahlen hinzugefügt werden und trennen Sie jede 4-Bit-Zahl in "AB"-Paare, für jede voll-Addierer. Z.B. A4 A3 A2 A1 = 1000 und B4 B3 B2 B1 = 1000. Eine Bit-Zahl von "A4 A3 A2 A1" werden die gleichen Bit-Zahl von "B4 B3 B2 B1." hinzugefügt Schreiben Sie "0 + 0" neben Eingänge A1 B1, schreiben Sie "0 + 0" neben A2 B2, schreiben Sie "0 + 0" neben A3 B3 und schreiben Sie "1 + 1" neben A4 B4.

11 Führen Sie den Zusatz von jedem voll-Addierer, einschließlich das tragen. A1 B1, 0 + 0 = 0 mit keine tragen. Für A2-B2, 0 + 0 = 0 mit keine tragen. A3 B3, 0 + 0 = 0 mit keine tragen. Für A4 B4, 1 + 1 = 0 mit ein Übertrag von 1. Das Tragen von 1 wird das fünfte Bit sein, das übergeben wird, durch Cout4. Die 5-Bit Summe binäre 10000 und die fünf Ausgaben sind wie folgt von links nach rechts: Cout4 = 1, E4 = 0, E3 = 0, E2 = 0, E1 = 0. Dies ist, wie die Schaltung verhält, elektrisch.

Tipps & Warnungen

  • Für dieses Tutorial ist eine funktionelle Kenntnis der Binärzahlen und Binäraddition wichtig. Das Datenblatt listet nur eine Cin und Cout für die integrierte Schaltung. Das Übertragsbit wird über jede 1-Bit voll-Addierer in der 4-Bit kombinierten Schaltung, übergeben, aber diese Verbindungen sind intern gemacht. Die beiden tragen Stifte verringern Sie die Größe des Chips, Strompfade erleichtert. Ein Cin/Cout-Paar für jede voll-Kreuzotter zu sehen bietet ein logisches Beispiel wie die Binäraddition tatsächlich funktioniert.
  • Beschriften Sie alles im Design, mit einer Nummer und eine Beschreibung. Binärzahlen können verwirrend sein, und dies hilft Ihnen "Ihren, zurückzuverfolgen", wenn ein Problem vorliegt.