Litar penambah penuh dan pembinaannya

Dalam tutorial pembinaan litar separuh penambah sebelumnya, kita telah melihat bagaimana komputer menggunakan nombor perduaan bit tunggal 0 dan 1 untuk penambahan dan membuat SUM dan Menjalankan. Hari ini kita akan belajar mengenai pembinaan Full-Adder Circuit.

Berikut adalah idea ringkas mengenai Penambah binari. Terutamanya terdapat dua jenis Adder: Half Adder dan Full Adder. Dalam half adder kita dapat menambahkan nombor binari 2-bit tetapi kita tidak dapat menambah carry bit dalam separuh tambah bersama dengan dua nombor perduaan. Tetapi dalam Full Adder Circuit kita boleh menambah carry dalam sedikit bersama-sama dengan dua nombor binari. Kita juga boleh menambah nombor binari beberapa bit dengan merangkumi litar penambah penuh yang akan kita lihat kemudian dalam tutorial ini. Kami juga menggunakan IC 74LS283N untuk menunjukkan litar Penambah Penuh secara praktikal.

Litar Penambah Penuh:

Oleh itu, kita tahu bahawa litar Half-adder mempunyai kelemahan utama bahawa kita tidak mempunyai ruang lingkup untuk menyediakan 'Carry in' bit sebagai tambahan. Sekiranya pembinaan penambah penuh, kita benar-benar dapat membuat input masuk dalam litar dan dapat menambahkannya dengan dua input lain A dan B. Jadi, dalam kes Litar Penambah Penuh kita mempunyai tiga input A, B dan Carry In dan kita akan mendapat hasil akhir SUM dan Menjalankan. Oleh itu, A + B + CARRY IN = JUMLAH dan HILANGKAN.

Seperti matematik, jika kita menambah dua setengah nombor kita akan mendapat nombor penuh, perkara yang sama berlaku di sini dalam pembinaan litar penambah penuh. Kami menambah dua litar separuh penambah dengan tambahan gerbang ATAU dan mendapatkan litar penambah penuh lengkap.

Pembinaan Litar Penambah Penuh:

Mari lihat gambarajah blok,

Litar penambah penuhpembinaan ditunjukkan dalam gambarajah blok di atas, di mana dua separuh litar penambah ditambahkan bersama-sama dengan pintu OR. Litar penambah separuh pertama berada di sebelah kiri, kami memberikan dua input binari bit tunggal A dan B. Seperti yang dilihat dalam tutorial penambah separuh sebelumnya, ia akan menghasilkan dua output, SUM dan Carry out. Output SUM litar penambah separuh pertama diberikan seterusnya ke input litar penambah separuh kedua. Kami menyediakan bit bit pada input lain dari litar pesanan separuh kedua. Sekali lagi ia akan memberikan SUM out dan Carry out sedikit. Output SUM ini adalah output terakhir dari rangkaian Penambah Penuh. Sebaliknya litar Carry out of the first adder circuit dan Carry out of second adder disediakan lebih lanjut ke pintu logik ATAU. Selepas logik ATAU dari dua output Carry, kami mendapat litar akhir penambah penuh.

Final Carry out mewakili bit atau MSB yang paling ketara.

Sekiranya kita melihat litar sebenar di dalam penambah penuh, kita akan melihat dua penambah Separuh menggunakan gerbang XOR dan gerbang DAN dengan gerbang ATAU tambahan.

Dalam gambar di atas, bukannya gambarajah blok, simbol sebenar ditunjukkan. Dalam tutorial half-adder sebelumnya, kami telah melihat jadual kebenaran dua pintu logik yang mempunyai dua pilihan input, XOR dan AND gerbang. Di sini pintu tambahan ditambahkan dalam litar, ATAU gerbang.

Anda boleh mengetahui lebih lanjut mengenai pintu Logik di sini.

Jadual Kebenaran Litar Penambah Penuh:

Sebagai rangkaian Penambah Penuh berurusan dengan tiga input, jadual Kebenaran juga dikemas kini dengan tiga lajur input dan dua lajur output.

Bawa masuk	Input A	Input B	RUMUSAN	Menjalankan
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

Kita juga dapat menyatakan pembinaan litar penambah penuh dalam ungkapan Boolean.

Untuk kes SUM, Kami mula-mula memasukkan XOR input A dan B kemudian kami sekali lagi XOR output dengan Carry in. Jadi, Jumlahnya adalah (A XOR B) XOR C.

Kita juga dapat menyatakannya dengan (A ⊕ B) ⊕ Bawa masuk.

Sekarang, untuk Carry out, A dan B ATAU Carry in (A XOR B), yang selanjutnya diwakili oleh AB + (A ⊕ B).

Litar Adder Melambung

Setakat ini, kami menggambarkan pembinaan litar penambah bit tunggal dengan pintu logik. Tetapi bagaimana jika kita mahu menambah dua nombor lebih dari satu bit?

Inilah kelebihan litar penambah penuh. Kita dapat merangkumi litar penambah bit tunggal tunggal dan dapat menambah dua nombor binari berganda. Litar penambah penuh jenis ini dipanggil sebagai litar Ripple Carry Adder.

Sekiranya litar Ripple Carry Adder, Carry dari setiap adder penuh adalah Carry in dari litar penambah yang paling penting berikutnya. Oleh kerana Carry bit bergelombang ke tahap seterusnya, ia dipanggil sebagai rangkaian Ripple Carry Adder. Carry bit bergelombang dari kiri ke kanan (LSB ke MSB).

Dalam gambarajah blok di atas, kami menambah dua nombor perduaan tiga tiga bit. Kita dapat melihat tiga litar penambah penuh digabungkan bersama. Ketiga-tiga litar penambah penuh menghasilkan hasil SUM akhir, yang dihasilkan oleh ketiga-tiga jumlah hasil dari tiga litar penambah separuh yang berasingan. Carry out disambungkan secara langsung ke litar penambah ketara seterusnya. Selepas litar penambah akhir, Carry out menyediakan bit pelaksanaan akhir.

Litar jenis ini juga mempunyai batasan. Ini akan menghasilkan kelewatan yang tidak diingini ketika kita berusaha menambah jumlah yang banyak. Kelewatan ini disebut sebagai Propagation delay. Semasa penambahan dua nombor 32 bit atau 64 bit, bit Carry out yang merupakan MSB keluaran terakhir, tunggu perubahan pintu logik sebelumnya.

Untuk mengatasi keadaan ini, kelajuan jam yang sangat tinggi diperlukan. Walau bagaimanapun, masalah ini dapat diselesaikan dengan menggunakan litar penambah binari carry look depan di mana penambah selari digunakan untuk menghasilkan bit bit dari input A dan B.

Demonstrasi Praktikal Litar Penambah Penuh:

Kami akan menggunakan cip logik penambah penuh dan menambah nombor binari 4 bit menggunakannya. Kami akan menggunakan litar penambah binari TTL 4 bit menggunakan IC 74LS283N.

Komponen yang digunakan-

1. Suis dip 4pin 2 pcs
2. LED Merah 4pcs
3. LED hijau 1pc
4. Perintang 8pcs 4.7k
5. 74LS283N
6. 5 pcs perintang 1k
7. Papan roti
8. Menyambung wayar
9. Penyesuai 5V

Pada gambar di atas 74LS283N ditunjukkan.74LS283N adalah cip TTL penambah penuh 4bit dengan ciri dibawa ke hadapan. Gambarajah pin ditunjukkan dalam skema di bawah.

Pin 16 dan Pin 8 masing-masing adalah VCC dan Ground, Pin 5, 3, 14 dan 12 adalah nombor 4 bit pertama (P) di mana Pin 5 adalah MSB dan pin 12 adalah LSB. Sebaliknya, Pin 6, 2, 15, 11 adalah nombor 4 bit kedua di mana Pin 6 adalah MSB dan pin 11 adalah LSB. Pin 4, 1, 13 dan 10 adalah output SUM. Pin 4 adalah MSB dan pin 10 adalah LSB apabila tidak dijalankan.

Perintang 4.7k digunakan di semua pin input untuk memberikan logik 0 apabila suis DIP berada dalam keadaan MATI. Oleh kerana perintang, kita boleh beralih dari logik 1 (bit binari 1) ke logik 0 (bit binari 0) dengan mudah. Kami menggunakan bekalan kuasa 5V. Apabila suis DIP AKTIF, pin input dipendekkan dengan 5V; kami menggunakan LED merah untuk mewakili bit SUM dan LED hijau untuk Carry out bit.

Lihat juga Video Demonstrasi di bawah di mana kami telah menunjukkan penambahan dua Nombor binari 4-bit.