Лабораторная работа №5 «Работа в Electronics Workbench. Цифровые компараторы».

 

1. Цель работы:

1.1. Изучить принцип работы цифрового компаратора.

 

2. Общие сведения.

Компараторы используются для сравнения двух сигналов и, в случае если эти сигналы не равны, позволяют определить больший из них. Цифровой компаратор необходим для сравнения двух двоичных чисел. В табл. 12.1 указаны выходные сигналы цифрового компаратора при поступлении на его входы 1 или 0.

 

Таблица 12.1. Таблица истинности цифрового компаратора.

Входы	Выходы
a	b	Fa>b	Fa=b	Fa<b

 

По известным правилам на основании табл. 12.1 можно записать следующие логические функции, характеризующие соотношение одноразрядных чисел:

; ; .

Если значения a и b таковы, что правая часть функции равна 1, то соотношение, указанное в левой части, выполняется. Если правая часть функции равна 0, то соотношение между a и b противоположно указанному.

Схема одноразрядного компаратора, реализующая приведенные функции, показана на рис. 12.1.

 

Рис. 12.1. Схема цифрового одноразрядного компаратора.

 

Рассмотрим боле подробно функцию равенства чисел F_a=b, или функцию «Равнозначность». По смыслу данная функция противоположна функции F_a≠b «Неравнозначность». Т.к. _, то .

Поэтому проверку равенства пары одноименных разрядов двух двоичных чисел можно осуществлять с помощью элемента «Равнозначность» (рис. 12.2).

 

Рис. 12.2. Условное обозначение элемента «Равнозначность».

 

При этом два двоичных числа A и В равны, если в одноименных разрядах образующих их чисел находятся одинаковые цифры (a₀=b₀ И a₁=b₁ И … a_n-1=b_n-1), или:

 

Рис. 12.3. Поразрядное сравнение.

 

Когда цифры в одноименных разрядах чисел А и В одинаковы, на выходах всех элементов «Равнозначность» (рис. 12.3) появляются 1, и значит F_A=B=1. Если же хотя бы в одной из пар сравниваемых разрядов цифры различны, то на выходе элемента «Равнозначность» появится логический 0 и F_A=B=0, а значит А и В не равны.

 

3. Задания для выполнения лабораторной работы.

3.1. Реализовать цифровой одноразрядный компаратор в соответствии со схемой представленной на рис. 12.1, проверить правильность его работы.

3.2. Реализовать логический элемент «Равнозначность», проверить правильность его работы. Для этого, используя известное выражение:

необходимо составить его схему и преобразовать ее в отдельный элемент. Этого делается с помощью пункта «Create Subcircuit» меню «Circuit» (рис. 12.4).

Собрав схему, выделяем образующие ее логические элементы «мышью» и создаем элемент.

 

Рис. 12.4. Меню «Circuit».

 

В поле «Name» появившегося диалога задаем имя элемента и создаем его. При этом если ввести имя уже существующего элемента, то с ним можно проделать ряд операций, например, изменить схему.

Рис. 12.5. Задание имени элемента.

 

Рис. 12.6. Инструмент «Favorites».

 

Вновь созданный элемент попадает в панель «Favorites» и становится доступным для работы с ним.

Увеличить количество входов логического элемента можно, установив необходимое их количество на закладке «Number of inputs» окна свойств, вызываемых двойным щелчком мыши на элементе.

3.3. Реализовать схему поразрядного сравнения двух двоичных чисел в соответствии со схемой представленной на рис. 12.3, проверить правильность ее работы.

 

4. Контрольные вопросы.

1. Что такое компаратор?

2. Как и с помощью какого элемента осуществляется поразрядное сравнение двоичных чисел?