디지털 비교기
디지털 비교기는 두 개의 이진수 값을 비교하는 데 사용되는 또 다른 매우 유용한 조합 논리 회로입니다.
이진수 또는 디지털 비교기는 표준 AND , NOR 및 NOT 게이트를 사용하여 구성하여 입력 단자에 있는 디지털 신호를 비교하고 해당 입력의 조건에 따라 출력을 생성할 수 있습니다.
예를 들어, 이진수를 더하고 뺄 수 있는 능력과 함께 이를 비교하고 입력 A 의 값이 입력 B 의 값보다 큰지, 작은지, 같은지 를 판단할 수 있어야 합니다. 디지털 비교기는 이를 수행합니다. 부울 대수의 원리에 따라 작동하는 여러 논리 게이트를 사용합니다 . 사용할 수 있는 디지털 비교기 에는 두 가지 주요 유형이 있습니다 .
- 1. 동일성 비교기 – 동일성 비교기 는 A = B , A = B = 1 (HIGH) 또는 A = B = 0 (LOW) 일 때 출력 단자가 하나만 있는 디지털 비교기입니다.
- 2. 크기 비교기 – 크기 비교기 는 3개의 출력 단자가 있는 디지털 비교기입니다. 각 출력 단자는 동일하며 A = B 초과, A > B 및 A < B 미만입니다.
디지털 비교기 의 목적은 일련의 변수 또는 알 수 없는 숫자(예: A (A1, A2, A3, …. An 등))를 상수 또는 알 수 없는 값(예: B (B1, B2, B3 ))과 비교하는 것입니다. , …. Bn 등)을 생성하고 비교 결과에 따라 출력 조건 또는 플래그를 생성합니다. 예를 들어, 두 개의 1비트( A 및 B ) 입력의 크기 비교기는 서로 비교할 때 다음과 같은 세 가지 출력 조건을 생성합니다.
이는 A 가 B 보다 크거나 , A가 B 와 같 거나, A 가 B 보다 작다는 것을 의미합니다.
이는 두 변수를 비교하고 위의 세 가지 조건 중 하나가 달성될 때 출력을 생성하려는 경우에 유용합니다. 예를 들어, 특정 카운트 숫자에 도달하면 카운터에서 출력을 생성합니다. 아래의 간단한 1비트 비교기를 고려하십시오.
1비트 디지털 비교기 회로
그러면 1비트 디지털 비교기의 작동은 다음 진리표에 나와 있습니다.
디지털 비교기 진리표
| 입력 | 출력 | |||
| 비 | ㅏ | A > B | A = B | A < B |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
위의 진리표에서 비교기에 대한 두 가지 뚜렷한 특징을 발견할 수 있습니다. 첫째, 출력 A = B가 둘 다 같을 때, 즉 A = B = “0” 또는 A = B = “1” 이 생성되므로 회로는 두 개의 "0" 또는 두 개의 "1"을 구별하지 않습니다. . 둘째, A = B 에 대한 출력 조건은 일반적으로 사용 가능한 논리 게이트의 출력 조건과 유사하며 각 n 비트 에 대한 Exclusive-NOR 또는 Ex-NOR 함수(등가)는 다음 을 제공합니다. Q = A ⊕ B
디지털 비교기는 실제로 각 비트 쌍을 비교하기 위해 설계 내에서 Exclusive-NOR 게이트를 사용합니다. 두 개의 이진 또는 BCD 값 또는 변수를 서로 비교할 때 이러한 값의 "크기", 즉 논리 "0"을 논리 "1"과 비교하는 것입니다. 여기서 크기 비교기라는 용어가 유래 되었습니다 .
개별 비트를 비교할 뿐만 아니라 이전 튜토리얼에서 n비트 덧셈기에 대해 했던 것처럼 n 비트 비교기를 생성하고 n비트 비교기를 생성하여 더 큰 비트 비교기를 설계할 수 있습니다. 다중 비트 비교기는 전체 이진수 또는 BCD 단어를 비교하여 한 단어가 다른 단어보다 크거나 같거나 작은 경우 출력을 생성하도록 구성될 수 있습니다.
이에 대한 아주 좋은 예는 4비트 크기 비교기 입니다 . 여기서는 두 개의 4비트 워드("니블")가 서로 비교되어 아래 표시된 대로 한 워드는 입력 A 에 연결되고 다른 워드는 입력 B 에 연결되어 비교되는 관련 출력을 생성합니다.
4비트 크기 비교기
TTL 74LS85 또는 CMOS 4063 4비트 크기 비교기와 같은 일부 상용 디지털 비교기에는 더 많은 개별 비교기를 "계단식"으로 연결하여 4비트보다 큰 워드를 "n"비트 크기 비교기와 비교할 수 있는 추가 입력 단자가 있습니다. 생산되고 있습니다. 이러한 계단식 입력은 8, 16 또는 32비트 워드를 비교하기 위해 표시된 것처럼 이전 비교기의 해당 출력에 직접 연결됩니다.
8비트 워드 비교기
위의 예와 같이 큰 이진수 또는 BCD 숫자를 비교할 때 시간을 절약하기 위해 비교기는 MSB(최고위 비트)를 먼저 비교하여 시작합니다. 동일성이 존재하는 경우 A = B 이면 다음으로 가장 낮은 비트를 비교하는 방식으로 최하위 비트(LSB)에 도달할 때까지 계속됩니다. 동일성이 여전히 존재하는 경우 두 숫자는 동일한 것으로 정의됩니다.
부등식이 발견되면 A > B 또는 A < B 두 숫자 간의 관계가 결정되고 추가 하위 비트 간의 비교가 중지됩니다. 디지털 비교기는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및 산술 논리 장치(ALU)에서 다양한 산술 연산을 수행하는 데 널리 사용됩니다.