Trong hướng dẫn trước của Half Subtractor Circuit, chúng ta đã biết cách máy tính sử dụng các số nhị phân bit đơn 0 và 1 để trừ và tạo bit Diff và Borrow. Hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo của mạch Full-Subtractor.
Mạch trừ đầy đủ
Mạch Half-Subtractor có một nhược điểm lớn; chúng tôi không có phạm vi cung cấp Borrow in bit cho phép trừ trong Half-Subtractor. Trong trường hợp cấu tạo Bộ trừ đầy đủ, chúng ta thực sự có thể thực hiện Mượn đầu vào trong mạch và có thể trừ nó bằng hai đầu vào khác A và B. Vì vậy, trong trường hợp Mạch trừ đầy đủ, chúng ta có ba đầu vào, A là minuend, B đó là chuyển khoản phụ và Vay vào. Ở phía bên kia, chúng tôi nhận được hai đầu ra cuối cùng, Diff (Chênh lệch) và Vay ra.
Chúng tôi sử dụng hai nửa mạch Subtractor với việc bổ sung thêm cổng OR và có được một mạch Subtractor đầy đủ hoàn chỉnh, giống như Full Adder Circuit mà chúng ta đã thấy trước đây.
Hãy xem sơ đồ khối,
Trong hình trên, thay vì sơ đồ khối, các ký hiệu thực tế được hiển thị. Trong hướng dẫn Half-Subtractor trước đây, chúng ta đã thấy bảng sự thật của hai cổng logic có hai tùy chọn đầu vào, cổng XOR và NAND. Ở đây, một cổng phụ được thêm vào trong mạch, cổng OR. Mạch này rất giống với mạch cộng đầy đủ không có cổng NOT.
Bảng sự thật của mạch trừ đầy đủ
Vì mạch Full Subtractor xử lý ba đầu vào, bảng Truth cũng được cập nhật với ba cột đầu vào và hai cột đầu ra.
| Vay trong | Đầu vào A | Đầu vào B | DIFF | Vay ngoài |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Chúng ta cũng có thể thể hiện cấu trúc mạch Subtractor đầy đủ trong biểu thức Boolean.
Đối với trường hợp DIFF, trước tiên chúng tôi XOR đầu vào A và B sau đó chúng tôi XOR lại đầu ra với Vay trong . Vì vậy, Chênh lệch là (A XOR B) XOR Vay vào. Chúng tôi cũng có thể thể hiện nó bằng:
(A ⊕ B) ⊕ Vay vào.
Bây giờ, đối với Khoản vay, đó là:
có thể được đại diện thêm bởi
Cascading Subtractor Circuits
Hiện tại, chúng tôi đã mô tả cấu tạo của mạch Dấu trừ đầy đủ bit đơn với các cổng logic. Nhưng nếu chúng ta muốn trừ hai, nhiều hơn một số bit thì sao?
Đây là ưu điểm của mạch Subtractor đầy đủ. Chúng ta có thể xếp tầng các mạch Dấu trừ đầy đủ một bit và có thể trừ hai số nhị phân nhiều bit.
Trong những trường hợp như vậy, một mạch Adder đầy đủ xếp tầng có thể được sử dụng với cổng NOT. Chúng ta có thể sử dụng phương pháp khen của 2 và đây là phương pháp phổ biến để chuyển đổi một mạch cộng đầy đủ thành một Mạch trừ đầy đủ. Trong trường hợp này, chúng tôi thường đảo ngược Logic của các đầu vào truyền tải con của bộ cộng đầy đủ bằng biến tần hoặc cổng NOT. Bằng cách thêm đầu vào không đảo ngược này (Minuend) và Đầu vào đảo ngược (Subtrahend), trong khi đầu vào mang (LSB) của mạch bộ cộng đầy đủ ở Logic High hoặc 1, chúng tôi trừ hai mã nhị phân đó trong phương pháp bổ sung của 2. Đầu ra từ Bộ cộng đầy đủ (bây giờ là Dấu trừ đầy đủ) là bit Diff và nếu chúng ta đảo ngược quá trình thực hiện, chúng ta sẽ nhận được bit Mượn hoặc MSB. Chúng tôi thực sự có thể xây dựng mạch và quan sát đầu ra.
Trình diễn thực tế của đầy đủ mạch dấu trừ
Chúng tôi sẽ sử dụng chip logic Full Adder 74LS283N và IC cổng NOT 74LS04. Các thành phần được sử dụng-
- Công tắc nhúng 4pin 2 chiếc
- 4 cái đèn LED đỏ
- Đèn LED xanh 1pc
- 8 cái điện trở 4,7k
- 74LS283N
- 74LS04
- 13 chiếc điện trở 1k
- Breadboard
- Kết nối dây
- Bộ chuyển đổi 5V
Trong hình trên, 74LS283N được hiển thị ở bên trái và 74LS04 ở bên phải. 74LS283N là một chip TTL 4bit đầy đủ Subtractor với tính năng Carry nhìn trước. Và 74LS04 là một IC cổng NOT, Nó có sáu cổng NOT bên trong nó. Chúng tôi sẽ sử dụng năm trong số chúng.
Các sơ đồ pin được hiển thị trong sơ đồ.
Sơ đồ mạch để sử dụng các IC này như một mạch Full-Subtractor-
- Sơ đồ chân của IC 74LS283N và 74LS04 cũng được hiển thị trong sơ đồ. Chân 16 và chân 8 tương ứng là VCC và Ground,
- 4 cổng Biến tần hoặc cổng KHÔNG được kết nối qua Chân 5, 3, 14 và 12. Các chân đó là số 4 bit đầu tiên (P) trong đó Chân 5 là MSB và chân 12 là LSB.
- Mặt khác, Chân 6, 2, 15, 11 là số 4 bit thứ hai trong đó Chân 6 là MSB và chân 11 là LSB.
- Chân 4, 1, 13 và 10 là đầu ra DIFF. Chân 4 là MSB và chân 10 là LSB khi không có Vay ra.
- SW1 là subtrahend và SW2 là Minuend. Chúng tôi đã kết nối chân Carry in (Chân 7) với 5V để làm cho nó có mức Logic cao. Nó cần thiết cho sự bổ sung của 2.
- Điện trở 1k được sử dụng trong tất cả các chân đầu vào để cung cấp mức logic 0 khi công tắc DIP ở trạng thái TẮT. Do có điện trở, chúng ta có thể chuyển từ logic 1 (bit nhị phân 1) sang logic 0 (bit nhị phân 0) một cách dễ dàng. Chúng tôi đang sử dụng nguồn điện 5V.
- Khi các công tắc DIP được BẬT, các chân đầu vào được nối tắt với 5V làm cho các công tắc DIP đó là Logic Cao; chúng tôi đã sử dụng đèn LED Đỏ để đại diện cho các bit DIFF và Đèn LED xanh cho bit Vay ra.
- Điện trở R12 được sử dụng để kéo lên do 74LS04 không thể cung cấp đủ dòng điện để điều khiển đèn LED. Ngoài ra, chân 7 và chân 14 tương ứng là chân đất và chân 5V của 74LS04. Chúng ta cũng cần chuyển đổi bit Vay mượn từ Bộ cộng đầy đủ 74LS283N.
Kiểm tra Video minh họa để hiểu thêm bên dưới, nơi chúng tôi đã trình bày phép trừ hai Số nhị phân 4 bit.
Ngoài ra, hãy kiểm tra mạch logic kết hợp trước của chúng tôi:
- Mạch Half Adder
- Mạch Adder đầy đủ
- Một nửa mạch trừ