V předchozím výukovém programu Half Subtractor Circuit jsme viděli, jak počítač používá pro odčítání jednobitová binární čísla 0 a 1 a vytváří bit Diff a Borrow. Dnes se dozvíme o konstrukci obvodu Full-Subtractor.
Celý obvod odečítače
Obvod polovodiče má hlavní nevýhodu; nemáme rozsah, abychom poskytli Borrow in bit pro odečtení v Half-Subtractor. V případě úplné konstrukce Subtraktoru můžeme ve skutečnosti provést výpůjčku na vstupu v obvodech a mohli bychom ji odečíst dalšími dvěma vstupy A a B. Takže v případě obvodu Full Subtractor máme tři vstupy, A, což je minuend, B což je subtrahend a vypůjčení. Na druhé straně dostaneme dva konečné výstupy, Diff (Difference) a Borrow out.
Používáme dva poloviční obvody Subtractor s extra přidáním brány OR a získáváme kompletní plný obvod Subtractor, stejně jako obvod Full Adder Circuit, který jsme viděli dříve.
Podívejme se na blokové schéma
Na obrázku výše se místo blokového diagramu zobrazují skutečné symboly. V předchozím tutoriálu Half-Subtractor jsme viděli pravdivostní tabulku dvou logických bran, která má dvě možnosti vstupu, brány XOR a NAND. Zde je do obvodů přidána další brána NEBO brána. Tento obvod je velmi podobný obvodu s plným sčítačem bez brány NOT.
Tabulka pravdivosti celého obvodu odečítače
Protože se obvod Full Subtractor zabývá třemi vstupy, tabulka Pravda se také aktualizovala o tři vstupní sloupce a dva výstupní sloupce.
| Půjč si | Vstup A | Vstup B | DIFF | Půjč si |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Můžeme také vyjádřit celou konstrukci obvodu Subtractor v booleovském výrazu.
V případě DIFF jsme nejprve XOR vstup A a B, pak jsme znovu XOR výstup s Borrow in . Takže Diff je (A XOR B) XOR Půjč si dovnitř. Můžeme to také vyjádřit pomocí:
(A ⊕ B) ⊕ Půjčte si.
Nyní, pokud si půjčíte, je to:
které lze dále reprezentovat
Kaskádové odečítací obvody
Od této chvíle jsme popsali konstrukci jednobitového obvodu Full-Subtractor s logickými hradly. Ale co když chceme odečíst dvě, více než jedno bitové číslo?
Zde je výhoda celého obvodu Subtractor. Můžeme kaskádovat jednobitové plné Subtractor obvody a mohli bychom odečíst dvě vícebitová binární čísla.
V takových případech lze použít kaskádovaný obvod s plným sčítačem s hradly NOT. Mohli bychom použít metodu komplimentu 2 a je populární metodou převést celý obvod sčítače na celý Subtractor. V takovém případě obecně invertujeme Logiku subtrahendových vstupů celého sčítače invertorem nebo NOT bránou. Přidáním tohoto neinvertovaného vstupu (Minuend) a Inverted Input (Subtrahend), zatímco přenosový vstup (LSB) celého obvodu sčítače je v Logic High nebo 1, odečteme tyto dva binární soubory v metodě 2 doplňku. Výstup z Full-sčítače (který je nyní plný Subtractor) je bit Diff a pokud invertujeme provádění, dostaneme bit Borrow nebo MSB. Můžeme skutečně sestrojit obvod a sledovat výstup.
Praktická ukázka celého obvodu odečítače
Použijeme logický čip Full Adder 74LS283N a NOT gate IC 74LS04. Použité komponenty-
- 4pinové dip přepínače 2 ks
- 4ks červené LED
- 1ks zelená LED
- 8ks 4,7k rezistory
- 74LS283N
- 74LS04
- 13 ks 1k rezistory
- Nepájivá deska
- Připojovací vodiče
- 5V adaptér
Na obrázku výše je 74LS283N zobrazen vlevo a 74LS04 je vpravo. 74LS283N je 4bitový plný subtraktorový TTL čip s funkcí Carry look ahead. A 74LS04 je IC brány NOT, uvnitř má šest bran NOT. Použijeme pět z nich.
Schéma kolíku je znázorněno na schématu.
Schéma zapojení pro použití těchto integrovaných obvodů jako obvodu s plným odečtením
- Schéma kolíků IC 74LS283N a 74LS04 je také znázorněno na schématu. Pin 16 a Pin 8 je VCC, respektive Ground,
- 4 brány invertoru nebo brány NOT nejsou připojeny přes Pin 5, 3, 14 a 12. Tyto piny jsou první 4bitové číslo (P), kde Pin 5 je MSB a pin 12 je LSB.
- Na druhou stranu Pin 6, 2, 15, 11 je druhé 4bitové číslo, kde Pin 6 je MSB a pin 11 je LSB.
- Pin 4, 1, 13 a 10 jsou výstupem DIFF. Pin 4 je MSB a pin 10 je LSB, pokud není výpůjčka.
- SW1 je subtrahend a SW2 je Minuend. Připojili jsme Carry in pin (Pin 7) na 5V, aby to bylo Logic High. Je to potřeba pro doplněk 2.
- Rezistory 1k se používají ve všech vstupních pinech k zajištění logiky 0, když je přepínač DIP ve stavu OFF. Díky odporu můžeme snadno přepnout z logiky 1 (binární bit 1) na logiku 0 (binární bit 0). Používáme 5V napájení.
- Když jsou DIP přepínače ZAPNUTY, vstupní piny se zkratují o 5V, což způsobí, že tyto DIP přepínače budou Logic High; použili jsme červené LED diody k reprezentaci bitů DIFF a zelené LED pro bit výpůjčky.
- Rezistor R12 použitý pro vytažení kvůli 74LS04 nemohl poskytnout dostatek proudu pro pohon LED. Pin 7 a Pin 14 je také uzemněný a 5V pin 74LS04. Musíme také převést bit Výpůjčka vycházející z Full-adder 74LS283N.
Podívejte se na ukázkové video pro další pochopení níže, kde jsme ukázali odečtení dvou 4bitových binárních čísel.
Zkontrolujte také náš předchozí kombinovaný logický obvod:
- Poloviční zmije
- Plný obvod zmije
- Poloviční odečítací obvod