Full adderkrets og dens konstruksjon

I forrige veiledning om halvkonstruksjonskrets hadde vi sett hvordan datamaskinen bruker enkeltbit binære tall 0 og 1 for tillegg og oppretter SUM og Carry out. I dag vil vi lære om konstruksjonen av Full-Adder Circuit.

Her er en kort idé om binære tillegg. Hovedsakelig er det to typer Adder: Half Adder og Full Adder. I halv adder kan vi legge til 2-bit binære tall, men vi kan ikke legge til bære bit i halv adder sammen med de to binære tall. Men i Full Adder Circuit kan vi legge til bærebit sammen med de to binære tallene. Vi kan også legge til binære tall med flere biter ved å kaste de fullstendige adderkretsene som vi vil se senere i denne opplæringen. Vi bruker også IC 74LS283N for praktisk å demonstrere Full Adder-kretsen.

Full Adder Circuit:

Så vi vet at Half-adder circuit har en stor ulempe at vi ikke har muligheten til å gi 'Carry in' bit for tillegg. I tilfelle full adderkonstruksjon, kan vi faktisk gjøre en inngangsinngang i kretsene og kunne legge den til med to andre innganger A og B. Så når det gjelder Full Adder Circuit, har vi tre innganger A, B og Carry In, og vi vil få sluttresultatet SUM og gjennomføre. Så, A + B + CARRY IN = SUM og CARRY OUT.

I henhold til matematikk, hvis vi legger til to halvtall, ville vi få fullt tall, det samme skjer her i full adderkretskonstruksjon. Vi legger til to halve adderkretser med et ekstra tillegg av ELLER-port og får en fullstendig adderkrets.

Full Adder Circuit Construction:

La oss se blokkdiagrammet,

Full adderkretskonstruksjonen er vist i blokkdiagrammet ovenfor, hvor to halvkoblingskretser er lagt sammen med en ELLER-port. Første halvdel av adderkretsen er på venstre side, vi gir to enkeltbit binære innganger A og B. Som det fremgår av forrige halvopplæring, vil den produsere to utganger, SUM og Carry out. Første halvdel av adderkretsens SUM-utgang tilføres videre til den andre halvdel av adderkretsens inngang. Vi leverte bærebiten over den andre inngangen til andre halvdelskrets. Igjen vil det gi SUM ut og gjennomføre litt. Denne SUM-utgangen er den endelige utgangen fra fulladderkretsen. På den annen side blir Carry out of First half adder circuit og Carry out of second adder circuit videre gitt inn i ELLER logikkporten. Etter logikk ELLER to Carry-utganger får vi den endelige gjennomføringen av full adderkrets.

The Final Carry out representerer den viktigste biten eller MSB.

Hvis vi ser den faktiske kretsen inne i fulladderen, vil vi se to halv addere som bruker XOR gate og AND gate med en ekstra ELLER gate.

I bildet ovenfor vises faktiske symboler i stedet for blokkdiagram. I forrige halvlederopplæring hadde vi sett sannhetstabellen over to logiske porter som har to inngangsmuligheter, XOR og AND-porter. Her er en ekstra port lagt til i kretsløpet, ELLER porten.

Du kan lære mer om Logic-porter her.

Sannhetstabell for fulladderkrets:

Som Full adder krets behandler tre innganger, ble sannhetstabellen også oppdatert med tre inngangskolonner og to utgangskolonner.

Bære inn	Inngang A	Inngang B	SUM	Bære ut
0	0	0	0	0
0	1	0	1	0
0	0	1	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	1	0	0	1
1	0	1	0	1
1	1	1	1	1

Vi kan også uttrykke den komplette adderkretskonstruksjonen i boolsk uttrykk.

For SUM, XOR vi først A og B-inngangen og deretter XOR igjen utgangen med Carry in. Så, summen er (A XOR B) XOR C.

Vi kan også uttrykke det med (A ⊕ B) ⊕ Carry in.

For utførelsen er det nå A OG B ELLER Carry in (A XOR B), som videre er representert av AB + (A ⊕ B).

Cascading Adder Circuits

Fra nå av beskrev vi konstruksjonen av enkeltbiters adderkrets med logiske porter. Men hva om vi vil legge til to mer enn én bitnumre?

Her er fordelen med full adderkrets. Vi kan kaskade enkle bit fulladdekretser og kunne legge til to binære tall med flere bit. Denne typen kaskadert fulladderkrets kalles Ripple Carry Adder-krets.

I tilfelle Ripple Carry Adder-krets, er Carry in av den neste viktigste adderkretsen. Ettersom bærebiten rippel inn i neste trinn, kalles den Ripple Carry Adder-krets. Bærebøl er kruset fra venstre til høyre (LSB til MSB).

I det ovennevnte blokkdiagrammet legger vi til to tre-bits binære tall. Vi kan se tre fulle adderkretser er kaskadert sammen. Disse tre fulle adderkretsene produserer det endelige SUM-resultatet, som produseres av de tre sums utgangene fra tre separate halve adderingskretser. Carry out er direkte koblet til neste viktige adderkrets. Etter den siste adderkretsen, utfør den siste biten.

Denne typen krets har også begrensninger. Det vil gi uønsket forsinkelse når vi prøver å legge til et stort antall. Denne forsinkelsen kalles forplantningsforsinkelse. Under tilsetningen av to 32- eller 64-bits tall venter Carry-out-biten som er den endelige utgangens MSB på endringene i tidligere logiske porter.

For å overvinne denne situasjonen kreves veldig høy klokkehastighet. Imidlertid kan dette problemet løses ved hjelp av carry look ahead binær adderkrets der en parallell adderer brukes til å produsere bærebit fra A- og B-inngangen.

Praktisk demonstrasjon av Full Adder Circuit:

Vi vil bruke en full adder logikkbrikke og legge til 4 bit binære tall ved hjelp av den. Vi vil bruke TTL 4 bit binær adderkrets ved hjelp av IC 74LS283N.

Komponenter brukt-

1. 4-pin dip brytere 2 stk
2. 4 stk røde lysdioder
3. 1 stk Grønn LED
4. 8stk 4.7k motstand
5. 74LS283N
6. 5 stk 1k motstander
7. Brettbrett
8. Koble ledninger
9. 5V adapter

I bildet ovenfor vises 74LS283N. 74LS283N er en 4-bit full adder TTL-brikke med bærbar fremtidsfunksjon. Stiftdiagrammet er vist i skjemaet nedenfor.

Pin 16 og Pin 8 er henholdsvis VCC og Ground, Pin 5, 3, 14 og 12 er det første 4-bits tallet (P) der Pin 5 er MSB og pin 12 er LSB. På den annen side er Pin 6, 2, 15, 11 det andre 4-bits tallet der Pin 6 er MSB og pin 11 er LSB. Pin 4, 1, 13 og 10 er SUM-utgangen. Pin 4 er MSB og pin 10 er LSB når det ikke utføres noe.

4.7k motstander brukes i alle inngangspinnene for å gi logikk 0 når DIP-bryteren er i AV-tilstand. På grunn av motstanden kan vi enkelt bytte fra logikk 1 (binær bit 1) til logikk 0 (binær bit 0). Vi bruker 5V strømforsyning. Når DIP-bryterne er PÅ, blir inngangspinnene kortsluttet med 5V; Vi brukte røde lysdioder for å representere SUM-biter og grønne LED for gjennomføre bit.

Sjekk også demonstrasjonsvideoen nedenfor der vi har vist å legge til to 4-biters binære tall.