Vad är en halv subtraherare: krets med logiska grindar

Inom elektronikområdet är det viktigaste konceptet som varje komponent arbetar med att Logiska grindar “. Eftersom begreppet logiska grindar implementeras i alla funktioner som i integrerade kretsar, sensorer, växlingsändamål, mikrokontroller och processorer, krypterings- och dekrypteringsändamål och andra. Utöver dessa finns det breda applikationer av Logic Gates. Det finns många typer av logiska grindar som Adder, Subtractor, Full Huggorm , Full Subtractor, Half Subtractor och många andra. Så den här artikeln ger kollektiv information om halv subtraktorkrets , sanningstabell för halv subtraherare och relaterade begrepp.

Vad är Half Subtractor?

Innan vi diskuterar halva subtraktorn måste vi känna till den binära subtraktionen. I binär subtraktion liknar subtraktionsprocessen aritmetisk subtraktion. Vid aritmetisk subtraktion används bas 2-talsystemet medan binärt tal används för binär subtraktion. De resulterande villkoren kan anges med skillnaden och låna.

Halva subtraktorn är den viktigaste kombinationslogisk krets som används i digital elektronik . I grund och botten är detta en elektronisk enhet eller i andra termer, vi kan säga det som en logisk krets. Denna krets används för att utföra två binära siffror subtrahering. I föregående artikel har vi redan diskuterat begreppen halv adderare och en full adderkrets som använder binära tal för beräkningen. På samma sätt använder subtraktorkretsen binära tal (0,1) för subtraktion. Kretsen för halvsubtraktorn kan byggas med två logiska grindar nämligen NAND och EX-ELLER grindar . Denna krets ger två element som skillnaden såväl som de lånar.

Som i binär subtraktion är huvudsiffran 1, vi kan generera lån medan subtraend 1 är överlägsen minuend 0 och på grund av detta kommer lån att behöva. Följande exempel ger binär subtraktion av två binära bitar.

I ovanstående subtrahering kan de två siffrorna representeras med A och B. Dessa två siffror kan subtraheras och ger de resulterande bitarna som skillnad och lån.

När vi observerar de första två och fjärde raderna, är skillnaden mellan dessa rader, skillnaden och lånen likadana eftersom subtraend är mindre än minuend. På samma sätt subtraheras minuendvärdet från subtraend när vi observerar den tredje raden. Så skillnaden och låna bitar är 1 eftersom subtrahend siffran är överlägsen minuend siffran.

Denna kombinationskrets är ett viktigt verktyg för alla typer av digital krets för att känna till möjliga kombinationer av in- och utgångar. Till exempel, om subtraktorn har två ingångar blir de resulterande utgångarna fyra. O / p för halvsubtraktorn nämns i nedanstående tabell som kommer att beteckna skillnadsbiten såväl som lånebiten. Kretsens sanningstabellförklaring kan göras med hjälp av logikgrindarna som EX-ELLER logikgrind och OCH-grindfunktion följt av INTE grind.

Lösa sanningstabellen med K-Map visas nedan.

halv subtraktor k karta

De halvt subtraherande uttryck med hjälp av sanningstabellen och K-map kan härledas som

Skillnad (D) = ( x’y + xy ')

= x ⊕ y
Låna (B) = x’y

Logisk krets

De halv subtraktor logisk krets kan förklaras med hjälp av logikgrindarna:

• 1 XOR-grind
• 1 INTE grind
• 1 OCH grind

Representationen är

Halv subtraktor logisk krets

Blockeringsdiagram för halvtraktor

Blockdiagrammet för halvsubtraktorn visas ovan. Det kräver två ingångar och ger två utgångar. Här representeras ingångar med A&B, och utgångar är skillnad och låntagning.

Ovanstående krets kan utformas med EX-OR & NAND-grindar. Här kan NAND-grinden byggas med AND och NOT-grindar. Så vi behöver tre logiska grindar för att skapa en halv subtraktorkrets, nämligen EX-ELLER-grinden, INTE-grinden och NAND-grinden.

En kombination av AND och NOT gate ger en annan kombinerad gate som heter NAND Gate. Ex-ELLER-grindutgången kommer att vara skillnadsbiten och NAND-grindutgången kommer att vara lånebiten för samma ingångar A&B.

AND-Gate

AND-grinden är en typ av digital logisk grind med flera ingångar och en enda utgång och baserat på ingångskombinationerna kommer den att utföra den logiska sammankopplingen. När alla ingångar för denna grind är höga, kommer utmatningen att vara hög annars är utgången låg. Logikdiagrammet för AND gate med sanningstabell visas nedan.

OCH Port och sanningstabell

INTE Gate

NOT-grinden är en typ av digital logisk grind med en enda ingång och baserat på ingången kommer utgången att omvändas. Till exempel, när ingången till NOT-grinden är hög så kommer utgången att vara låg. Logikdiagrammet för NOT-gate med sanningstabellen visas nedan. Genom att använda denna typ av logisk grind kan vi köra NAND- och NOR-grindar.

INTE Port och sanningstabell

Ex-ELLER-port

Exclusive-OR eller EX-OR-grinden är en typ av digital logisk grind med 2-ingångar och en utgång. Funktionen för denna logiska grind beror på ELLER grinden. Om någon av ingångarna till den här grinden är hög, kommer utgången för EX-ELLER-grinden att vara hög. Symbolen och sanningstabellen för EX-OR visas nedan.

XOR Gate and Sanning Table

Halv subtraktorkrets med Nand Gate

Designen av subtraktorn kan göras av med hjälp av logiska grindar som NAND-grinden & Ex-ELLER-grinden. För att utforma denna halva subtraktorkrets måste vi känna till de två begreppen, nämligen skillnad och lån.

Halv subtraktorkrets med Nand Gate

Om vi ​​övervakar försiktigt är det ganska tydligt att den mängd olika operationer som utförs av denna krets som är exakt relaterad till EX-ELLER-grindoperationen. Därför kan vi helt enkelt använda EX-OR-grinden för att göra skillnad. På samma sätt kan lånet som produceras av halvaddarkrets enkelt uppnås genom att använda en blandning av logiska grindar som AND-gate och NOT-gate.

Denna HS kan också utformas med NOR-grindar där det krävs 5 NOR-grindar för konstruktionen. Kretsschemat halv subtraherare med NOR-grindar visas som:

Half Subtractor Using Nor Gates

Sanningstabellen

VHDL och Testbench Code

VHDL-koden för halv subtraherare förklaras enligt följande:

bibliotek IEEE

använd IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL

använd IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL

använd IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL

enhet Half_Sub1 är

Port (a: i STD_LOGIC

b: i STD_LOGIC

HS_Diff: ut STD_LOGIC

HS_Borrow: ut STD_LOGIC)

avsluta Half_Sub1

arkitektur beteende av Half_Sub1 är

Börja

HS_Diff<=a xor b

HS_Borrow<=(not a) and b

De testbänkkod för HS förklaras som nedan:

BIBLIOTEK IEEE

ANVÄND ieee.std_logic_1164.ALL

ENTITY HS_tb IS

SLUT HS_tb

ARKITEKTUR HS_tb AV HS_tb IS

KOMPONENT HS

PORT (a: IN std_logic

b: IN std_logic

HS_Diff: OUT std_logic

HS_Borrow: OUT std_logic

)

SLUTKOMPONENT

signal a: std_logic: = ‘0’

signal b: std_logic: = ‘0’

signal HS_Diff: std_logic

signal HS_Borrow: std_logic

BÖRJA

ny: HS PORT MAP (

a => a,

b => b,

HS_Diff => HS_Diff,

HS_borrow => HS_borrow

)

stim_proc: process

Börja

till<= ‘0’

b<= ‘0’

vänta i 30 ns

till<= ‘0’

b<= ‘1’

vänta i 30 ns

till<= ‘1’

b<= ‘0’

vänta i 30 ns

till<= ‘1’

b<= ‘1’

vänta

avsluta process

SLUTET

Full subtraktor med halv subtraktor

En fullständig subtraktor är en kombinationsenhet som använder subtraktionsfunktionen med två bitar och är minuend och subtrahend. Kretsen tar hänsyn till lånet som den tidigare utgången och har tre ingångar med två utgångar. De tre ingångarna är minuend, subtrahend och ingången från den tidigare utgången som är lånad och de två utgångarna är skillnaden och lånen.

Fullständigt subtraherande logiskt diagram

Sanningstabellen för full subtraktor är

Med ovanstående sanningstabell visas det logiska diagrammet för kretsdiagram för implementering av full subtraktor med halva subtraktorer nedan:

Full subtraktor med HS

Fördelar och begränsningar med Half Subtractor

Fördelarna med halva subtraktorn är:

• Implementeringen och konstruktionen av denna krets är enkel och enkel
• Denna krets förbrukar minimal effekt vid digital signalbehandling
• beräkningsfunktioner kan utföras med förbättrade hastigheter

Begränsningarna för denna kombinationskrets är:

Även om det finns omfattande tillämpningar av halva subtraktorn i många operationer och funktioner, finns det få begränsningar och de är:

• Halva subtraktorkretsarna accepterar inte 'Inlåning' från tidigare utgångar där detta är den avgörande nackdelen med denna krets
• Eftersom många realtidsapplikationer fungerar på subtraktion av ett stort antal bitar, har halva subtraktorer inte någon möjlighet att subtrahera många bitar

Tillämpningar av Half Subtractor

Tillämpningarna av halva subtraktorn inkluderar följande.

• Halv subtraherare används för att minska ljud- eller radiosignalernas kraft
• Det kan vara används i förstärkare för att minska ljudförvrängningen
• Halva subtraktorn är används i ALU för processor
• Den kan användas för att öka och minska operatörer och beräknar också adresserna
• Halv subtraherare används för att subtrahera de minst signifikanta kolumnnumren. För subtraktion av flersiffriga siffror kan den användas för LSB.

Därför kan vi, från ovanstående halva subtraktorteori, äntligen stänga att genom att använda denna krets kan vi subtrahera från en binärbit från en annan för att ge utgångarna som skillnad och lån. På samma sätt kan vi designa halva subtraktorn med både NAND-grindkrets och NOR-grindar. De andra begreppen som är kända är vad som är halv subtraherar verilog-kod och hur RTL-schemat kan ritas?