Тема: Исследование работы компараторов

 

  1 Цель работа: 1.1 Изучить работу цифровых компараторов

  2 Литература: 2.1 Б.А. Калабеков. Цифровые устройства и микропроцессорные системы; 2.2 Конспект лекций

3 Оборудование: 3.1 Персональный компьютер с установленной ОС Windows;

 3.2 Программные пакет моделирования электронных компонентов схем.

  4 Задание для допуска к работе:

4.1 Ответить на контрольные вопросы:

 4.1.1 Назначение цифрового компаратора;

 4.1.2 Привести пример схемы цифрового компаратора, записать его логическое вы- ражение

  5 Задание: 5.1 Изучить теоретический материал по изучению цифрового компаратора, выполнить задания, предлагаемые по ходу изучения материала. Цифровой компаратор предназначен для сравнения двух многоразрядных двоичных чисел. В простейшем случае требуется лишь установить факт равенства бинарных чисел А и В одинаковой разрядности. При п -разрядных числах компаратор состоит из п сумматоров по модулю 2, выходы которых подключены к элементу ИЛИ. Только при совпадении значений всех разрядов чисел А и В на выходах всех сумматоров будет 0. Если же числа отличаются хотя бы в одном разряде, то на вы ходе соответствующего сумматора и, следовательно, на общем выходе будет 1. Операция поразрядного сравнения заключается в выработке признака равенства (равнозначности) или неравенства (неравнозначности) двух сравниваемых двоичных чисел. Два числа равны при равенстве цифр в одноименных разрядах: а i = b i, где а i – цифра в i- м разряде одного числа, b i – цифра в i- м разряде другого числа. Равенство а i = b i имеет место при а i = 1, b i = 1 или при а i = 0, b i = 0. Поэтому логическая функция, выражающая это равенство, равна единице, если единице равно произведение этих цифр или произведение их инверсных значений, т. е.

5.1.1 Соберите схему компаратора, реализующую поразрядное сравнения. Логическая функция, описывающая компаратор для п -разрядных чисел, имеет вид

. Для построения компаратора только на элементах И-НЕ запишем еѐ в другой форме, воспользовавшись формулой де Моргана,

 

5.1.2 Соберите схему компаратора, реализующую сравнение n-разрядных чисел в базисе И,ИЛИ,НЕ и в базисе И-НЕ. Схема, реализующая это выражение, приведена на рис. 1, а. Если необходимо, чтобы при равенстве кодов на выходе компаратора была логическая 1, то к выходу схемы (рис. 1, а) следует присоединить инвертор. В некоторых компараторах находит применение узел сравнения чисел с определением знака неравенства, т. е. А > B или А < B. Устройство компаратора в этом случае получается более сложным. Число входов его равно 2 п, а число выходов три: Y > при А > B, Y = при А = B, Y < при А < B. Компараторы выполняют в виде отдельных микросхем. Так, например, микросхема К564ИП2 позволяет сравнивать два четырѐхразрядных числа с определением знака неравенства. Условное обозначение такой микросхемы приведено на рис. 1, б.

 

Данный тип компаратора обладает свойством наращиваемости. Для сравнения, например, 8-разрядных чисел применяют два 4-разрядных компаратора. Для этой цели как в микросхеме К564ИП2, так и в некоторых других марках отечественных и за- рубежных производителей, предусмотрены три дополнительных входа: А > B, А = B и

А < B, к которым подводятся соответствующие выводы микросхемы, выполняющей сравнение младших разрядов.

Контрольные вопросы.

1. Что называется аналоговым компаратором?

2. Что является основой для построения схем аналоговых компараторов?

3. В чем отличие между одновходовым и двухвходовым компаратором?

4. Чем определяются уровни выходного напряжения компаратора?

5. Из каких основных узлов состоит схема — компаратор?

6. Чем определяется порог срабатывания одновходового компаратора?

7. Качественно оцените параметры выходного сигнала исследуемого в работе компаратора при подаче на его вход прямоугольного разнополярного сигнала.

Лабораторная работа №6