数字电路32加法器和数值比较器

1、3.2 加法器和数值比较器加法器和数值比较器3.2.1 加法器加法器一、半加器和全加器一、半加器和全加器1. 半加器半加器（Half Adder）两个两个 1 位二进制数相加不考虑低位进位。位二进制数相加不考虑低位进位。iiBA iiCS 0 00 11 01 10 01 01 00 1iiiiiBABAS iiiBAC 真真值值表表函数式函数式BA Ai+Bi = Si (和和) Ci (进位进位)逻逻辑辑图图曾曾用用符符号号国国标标符符号号半加器半加器（Half Adder）Si&AiBi=1CiCOSiAiBiCiHASiAiBiCiiiiiiBABAS iiiBAC 函函数数式

2、式BA 2. 全加器全加器（Full Adder）两个两个 1 位二进制数相加，考虑低位进位。位二进制数相加，考虑低位进位。 Ai + Bi + Ci -1 ( 低位进位低位进位 ) = Si ( 和和 ) Ci ( 向高位进位向高位进位 )1 0 1 1 - A 1 1 1 0- B+- 低位进位低位进位100101111真真值值表表1-1-1-1- iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAS 1111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAC标准标准与或式与或式A B Ci-10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1SiCiA

3、B Ci-1SiCi0 01 01 00 11 00 10 11 1- S高位进位高位进位0卡诺图卡诺图全加器全加器（Full Adder）ABC0100 01 11 101111SiABC0100 01 11 101111Ci圈圈 “ 0 ”1111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAS11 iiiiiiiCBCABAC1-1-1-1- iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAS 11 iiiiiiiCBCABAC最简与或式最简与或式圈圈 “ 1 ”逻辑图逻辑图(a) 用用与门与门、或门或门和和非门非门实现实现曾用符号曾用符号国标符号国标符号COCISiAiBiCi

4、-1CiFASiAiBiCi-1Ci&1111AiSiCiBiCi-11(b) 用用与或非门与或非门和和非门非门实现实现1111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAS11 iiiiiiiCBCABAC&1&1111CiSiAiBiCi-13. 集成全加器集成全加器TTL：74LS183CMOS：C661双全加器双全加器1 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8VDD 2Ai2Bi 2Ci-1 1Ci 1Si 2Si 1Ci-1 2Ci 1Ai1Bi VSS VCC 2Ai2Bi 2Ci-1 2Ci 2Si VCC 2A 2B 2CIn

5、 2COn+1 2F1A1B 1CIn1FGND1Ai1Bi1Ci-11Si地地1Ci1COn+1 二、加法器二、加法器（Adder）实现多位二进制数相加的电路实现多位二进制数相加的电路1. 4 位串行进位加法器位串行进位加法器特点：特点：电路简单，连接方便电路简单，连接方便速度低速度低 = 4 tpdtpd 1位全加器的平均位全加器的平均 传输延迟时间传输延迟时间 01230123BBBBBAAAAA C0S0B0A0C0-1COS SCIC1S1B1A1COS SCIC2S2B2A2COS SCIC3S3B3A3COS SCI2. 超前进位加法器超前进位加法器 作加法运算时，总进位信号由输

6、入二进制数直接作加法运算时，总进位信号由输入二进制数直接产生。产生。1000000)( CBABAC011111)(CBABAC 1000001111)()( CBABABABA特点特点优点：速度快优点：速度快缺点：电路比较复杂缺点：电路比较复杂1 )( iiiiiiCBABAC1000000)( CBABAC 10000011111)()( CBABABABAC超前进位电路超前进位电路 S3 S2 S1 S0C3A3B3A2B2A1B1A0B0C0-1CICICICIC0C1C2集成芯片集成芯片CMOS：CC4008TTL： 74283 74LS283应用举例应用举例8421 BCD 码码

7、余余 3 码码3. 2. 2 数值比较器数值比较器（Digital Comparator）一、一、1 位数值比较器位数值比较器0 00 11 01 10 1 00 0 11 0 00 1 0真真值值表表函数式函数式逻辑图逻辑图 用用与非门与非门和和非门非门实现实现Ai Bi Li Gi MiLi( A B )Gi( A = B )Mi( A BL = 1A = BM = 1A 100= 100= 100=100=010 001= 001= 001=001B = B3B2B1B0LGM4 4位数值比较器位数值比较器A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0&1&1&1

8、&1&1&1&1 1&1&1&1 1 MLGA2A1B3A3B2B1B01 A0G = (A3 B3)(A2 B2) (A1 B1)(A0 B0)4 位数值比较器位数值比较器M = A3B3+ (A3 B3) A2B2 + (A3 B3)(A2 B2) A1 B1+ (A3 B3)(A2 B2)(A1 B1) A0B0L = M+G1 位数值比较器位数值比较器3M3G2M2G1M1G0M0GAiMiBiAi BiAiBiLiGiAiBi&1&1&比比 较较 输输 入入级级 联联 输输 入入输输 出出A3B3A2B2

9、A1B1A0B0AB FA B 001= 001= 001= 001=001001=010010=100100 100= 100 4 位集成数值比较器的真值表位集成数值比较器的真值表级联输入：级联输入：供扩展使用，一般接低位芯片的比较输出，即供扩展使用，一般接低位芯片的比较输出，即 接低位芯片的接低位芯片的 FA B 。扩展：扩展：级级联联输输入入 集成数值比较器集成数值比较器 74LS85 (TTL) 两片两片 4 位位数值比较器数值比较器74LS85 AB74LS85 ABVCC A3 B2 A2 A1 B1 A0 B0B3 AB FAB FA=B FAB地地1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 97485 74LS851 8 位位数值比较器数值比较器低位比较结果低位比较结果高位比较结果高位比较结果 FAB FAB B7 A7 B6 A6 B5 A5 B4 A4 B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 比较输出比较输出CMOS 芯片设置芯片设置 A B 只是为了电路对称，不起判断作用只是为了电路对称，不起判断作用B7 A7 B6 A6 B5 A5 B4 A4 FAB CC14585 ABB3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 FAB CC1458