Kombinationsschaltungen

Die kombinatorische Schaltung ist eine Schaltung, in der wir die verschiedenen Gatter in der Schaltung kombinieren, beispielsweise Codierer, Decodierer, Multiplexer und Demultiplexer. Einige der Eigenschaften von Kombinationsschaltungen sind folgende:

  • Der Ausgang der Kombinationsschaltung zu jedem Zeitpunkt hängt nur von den an den Eingangsanschlüssen vorhandenen Pegeln ab.

  • Die Kombinationsschaltung verwendet keinen Speicher. Der vorherige Eingangszustand hat keine Auswirkung auf den gegenwärtigen Zustand der Schaltung.

  • Eine Kombinationsschaltung kann eine Anzahl von n Eingängen und eine Anzahl von m Ausgängen haben.

Blockdiagramm

Wir werden einige wichtige kombinatorische Schaltkreise wie folgt ausarbeiten.

Halber Addierer

Der Halbaddierer ist eine kombinatorische Logikschaltung mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen. Die Halbaddiererschaltung ist so ausgelegt, dass sie zwei Einzelbit-Binärzahlen A und B addiert. Sie ist der Grundbaustein für die Addition von zweisingleBitnummern. Diese Schaltung hat zwei Ausgängecarry und sum.

Blockdiagramm

Wahrheitstabelle

Schaltplan

Volladdierer

Der Volladdierer wurde entwickelt, um den Nachteil der Halbaddiererschaltung zu überwinden. Es kann zwei Ein-Bit-Zahlen A und B hinzufügen und c tragen. Der Volladdierer ist eine kombinatorische Schaltung mit drei Eingängen und zwei Ausgängen.

Blockdiagramm

Wahrheitstabelle

Schaltplan

N-Bit-Paralleladdierer

Der Volladdierer kann nur eine zweistellige Binärzahl zusammen mit einer Übertragseingabe hinzufügen. In der Praxis müssen wir jedoch Binärzahlen hinzufügen, die viel länger als nur ein Bit sind. Um zwei n-Bit-Binärzahlen hinzuzufügen, müssen wir den n-Bit-Paralleladdierer verwenden. Es werden mehrere Volladdierer in Kaskade verwendet. Der Übertragsausgang des vorherigen Volladdierers ist mit dem Übertragseingang des nächsten Volladdierers verbunden.

4-Bit-Paralleladdierer

In dem Blockdiagramm stellen A 0 und B 0 das LSB der vier Bitwörter A und B dar. Daher ist Full Adder-0 die niedrigste Stufe. Daher wurde sein C in permanent auf 0 gesetzt. Der Rest der Verbindungen ist genau der gleiche wie der des n-Bit-Paralleladdierers (siehe Abb. 1). Der 4-Bit-Paralleladdierer ist eine sehr verbreitete Logikschaltung.

Blockdiagramm

N-Bit Parallel Subtrahierer

Die Subtraktion kann durchgeführt werden, indem das 1er- oder 2er-Komplement der zu subtrahierenden Zahl genommen wird. Zum Beispiel können wir die Subtraktion (AB) durchführen, indem wir entweder das 1er- oder das 2er-Komplement von B zu A addieren. Das heißt, wir können einen binären Addierer verwenden, um die binäre Subtraktion durchzuführen.

4-Bit-Parallel-Subtrahierer

Die zu subtrahierende Zahl (B) wird zuerst durch Wechselrichter geleitet, um das Komplement der 1 zu erhalten. Der 4-Bit-Addierer addiert dann das A- und 2-Komplement von B, um die Subtraktion zu erzeugen. S 3 S 2 S 1 S 0 repräsentiert das Ergebnis der binären Subtraktion (AB) und der Übertragsausgang C out repräsentiert die Polarität des Ergebnisses. Wenn A> B, dann ist Cout = 0 und das Ergebnis der binären Form (AB), dann ist C out = 1 und das Ergebnis liegt in der Komplementform der 2 vor.

Blockdiagramm

Halbe Subtrahierer

Der halbe Subtrahierer ist eine Kombinationsschaltung mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen (Differenz und Ausleihe). Es erzeugt die Differenz zwischen den beiden Binärbits am Eingang und erzeugt auch einen Ausgang (Borrow), um anzuzeigen, ob eine 1 ausgeliehen wurde. In der Subtraktion (AB) wird A als Minuend-Bit und B als Subtrahend-Bit bezeichnet.

Wahrheitstabelle

Schaltplan

Volle Subtrahierer

Der Nachteil eines halben Subtrahierers wird durch einen vollen Subtrahierer überwunden. Der vollständige Subtrahierer ist eine Kombinationsschaltung mit drei Eingängen A, B, C und zwei Ausgängen D und C '. A ist das 'Minuend', B ist 'Subtrahend', C ist das 'Leihen', das von der vorherigen Stufe erzeugt wurde, D ist die Differenzausgabe und C 'ist die Ausleihausgabe.

Wahrheitstabelle

Schaltplan

Multiplexer

Der Multiplexer ist eine spezielle Art von Kombinationsschaltung. Es gibt n Dateneingänge, einen Ausgang und m Auswahleingänge mit 2m = n. Es ist eine digitale Schaltung, die einen der n Dateneingänge auswählt und zum Ausgang leitet. Die Auswahl eines der n Eingänge erfolgt durch die ausgewählten Eingänge. Abhängig von dem an den ausgewählten Eingängen angewendeten digitalen Code wird eine von n Datenquellen ausgewählt und an den einzelnen Ausgang Y übertragen. E wird als Strobe- oder Freigabeeingang bezeichnet, der für die Kaskadierung nützlich ist. Es handelt sich im Allgemeinen um ein aktives Low-Terminal, das bedeutet, dass es die erforderliche Operation ausführt, wenn es niedrig ist.

Blockdiagramm

Multiplexer gibt es in mehreren Varianten

  • 2: 1 Multiplexer
  • 4: 1 Multiplexer
  • 16: 1 Multiplexer
  • 32: 1 Multiplexer

Blockdiagramm

Wahrheitstabelle

Demultiplexer

Ein Demultiplexer führt die umgekehrte Operation eines Multiplexers durch, dh er empfängt einen Eingang und verteilt ihn auf mehrere Ausgänge. Es hat nur einen Eingang, n Ausgänge, m Auswahleingang. Zu einem Zeitpunkt wird nur eine Ausgangsleitung von den Auswahlleitungen ausgewählt und die Eingabe wird an die ausgewählte Ausgangsleitung übertragen. Ein Demultiplexer entspricht einem einpoligen Mehrwegeschalter, wie in Abb. 1 dargestellt.

Demultiplexer gibt es in mehreren Varianten.

  • 1: 2 Demultiplexer
  • 1: 4 Demultiplexer
  • 1: 16 Demultiplexer
  • 1: 32 Demultiplexer

Blockdiagramm

Wahrheitstabelle

Decoder

Ein Decoder ist eine Kombinationsschaltung. Es hat n Eingänge und maximal m = 2n Ausgänge. Der Decoder ist identisch mit einem Demultiplexer ohne Dateneingabe. Es führt Operationen aus, die denen eines Codierers genau entgegengesetzt sind.

Blockdiagramm

Beispiele für Decoder folgen.

  • Code-Konverter
  • BCD zu sieben Segmentdecodern
  • Nixie Röhrendecoder
  • Relaisantrieb

2 bis 4 Zeilen Decoder

Das Blockschaltbild des 2- bis 4-Zeilen-Decoders ist in der Abb. 1 dargestellt. A und B sind die beiden Eingänge, wobei D bis D die vier Ausgänge sind. Die Wahrheitstabelle erklärt die Operationen eines Decoders. Es zeigt, dass jeder Ausgang nur für eine bestimmte Kombination von Eingängen 1 ist.

Blockdiagramm

Wahrheitstabelle

Logikschaltung

Encoder

Der Codierer ist eine Kombinationsschaltung, die dazu ausgelegt ist, den inversen Betrieb des Decodierers auszuführen. Ein Encoder hat n Anzahl von Eingangsleitungen und m Anzahl von Ausgangsleitungen. Ein Codierer erzeugt einen m-Bit-Binärcode, der der digitalen Eingangsnummer entspricht. Der Codierer akzeptiert ein digitales Wort mit n Eingaben und wandelt es in ein anderes digitales Wort um.

Blockdiagramm

Beispiele für Encoder folgen.

  • Prioritätsgeber
  • Dezimal zum BCD-Encoder
  • Oktal-Binär-Encoder
  • Hexadezimal-Binär-Encoder

Prioritätsgeber

Dies ist ein spezieller Encodertyp. Den Eingabezeilen wird Vorrang eingeräumt. Wenn zwei oder mehr Eingabezeilen gleichzeitig 1 sind, wird die Eingabezeile mit der höchsten Priorität berücksichtigt. Es gibt vier Eingänge D 0 , D 1 , D 2 , D 3 und zwei Ausgänge Y 0 , Y 1 . Von den vier Eingängen hat D 3 die höchste Priorität und D 0 die niedrigste Priorität. Das heißt, wenn D 3 = 1 ist, dann ist Y 1 Y 1 = 11 unabhängig von den anderen Eingängen. In ähnlicher Weise ist, wenn D 3 = 0 und D 2 = 1 ist, Y 1 Y 0 = 10 unabhängig von den anderen Eingängen.

Blockdiagramm

Wahrheitstabelle

Logikschaltung