СХЕМЫ СРАВНЕНИЯ

Цифровые компараторы относятся к арифметическим устройствам. Цифровые компараторы выполняют сравнение двух чисел, заданных в двоичном (двоично-десятичном) коде. В зависимости от схемного исполнения компараторы могут определять равенство А=В (А и В – независимые числа с равным количеством разрядов) либо вид неравенства: А<В или А>В. Результат сравнения отображается соответствующим логическим уровнем на выходе. Микросхемы – цифровые компараторы – выполняют, как правило, все эти операции и имеют три выхода. Цифровые компараторы широко применяются для выявления нужного числа (слова) в потоке цифровой информации, для отметки времени в часовых приборах, для выполнения условных переходов в вычислительных устройствах.

Логическая схема, выполняющая операцию “эквивалентность” F = A B V `A`B, или, что то же самое, “исключающее ИЛИ-НЕ”, может быть использована как одноразрядный компаратор. Поскольку в практических условиях исключающее ИЛИ применяется чаще, чем эквивалентность, последующее описание будет идти применительно к этой операции.

Схема одноразрядного компаратора показана на рис. 5.17.

Рис. 5.17

Она представляет собой развернутую логическую структуру логического элемента “исключающее ИЛИ-НЕ” с тремя выходами. Из определения операции “исключающее ИЛИ” вытекает, что

1 при А=В; `F = A`B V `A B = 0 при А¹В.

При А>В ( это означает, что А=1, В=0) будет С = А`В =1; когда А<В (А=0, В=1), то D=`А В =1.

Логические элементы И с выходами С и D приведены для наглядности. В принципе сигналы С и D можно снимать с выходов внутренних схем И логического элемента И-ИЛИ-НЕ.

Два n-разрядных двоичных числа равны, когда попарно равны между собой все разряды этих чисел. Если, например, числа А и В – четырехразрядные, то признаком их равенства будет А₃=В₃ и А₂=В₂; А₁=В₁ и А₀=В₀. Применяя элемент сравнения для каждого разряда факт равенства обоих чисел А=В установим в случае F=F₃F₂F₁F₀=1. Если же F=0, то А¹В.

Неравенство А>В обеспечивается в четырех случаях: когда А₃>В₃ (А₃ и В₃ – старшие разряды чисел А и В) или А₃=В₃ и А₂>В₂; или А₃=В₃ и А₂=В₂ и А₁>В₁; или А₃=В₃ и А₂=В₂ и А₁=В₁ и А₀>В₀.

Очевидно, что для выполнения условия А<В достаточно поменять местами А и В.

Цифровые четырехразрядные компараторы выпускаются промышленностью в виде самостоятельных изделий. Примерами могут служить микросхемы К555СП1 (ТТЛШ) и 564ИП2 (КМОП).

Условное графическое обозначение микросхемы 564ИП2 приведено на рис. 5.18.

Рис.5.18