No domínio da eletrônica, o conceito mais importante em que cada componente funciona é o “ Portões lógicos “. Como o conceito de portas lógicas é implementado em todas as funcionalidades, como em circuitos integrados, sensores, fins de comutação, microcontroladores e processadores, fins de criptografia e descriptografia, entre outros. Além disso, existem amplas aplicações de portas lógicas. Existem muitos tipos de portas lógicas, como Adder, Subtractor, Full Adicionador , Full Subtractor, Half Subtractor e muitos outros. Portanto, este artigo fornece informações coletivas de circuito meio subtrator , meio subtrator tabela de verdade e conceitos relacionados.
O que é meio subtrator?
Antes de irmos discutir o meio subtrator, temos que saber a subtração binária. Na subtração binária, o processo de subtração é semelhante à subtração aritmética. Na subtração aritmética, o sistema numérico de base 2 é usado, enquanto na subtração binária, os números binários são usados para a subtração. Os termos resultantes podem ser denotados com a diferença e emprestar.
Meio subtrator é o mais essencial circuito lógico combinacional que é usado em eletrônica digital . Basicamente, este é um dispositivo eletrônico ou em outros termos, podemos dizer que é um circuito lógico. Este circuito é usado para realizar a subtração de dois dígitos binários. No artigo anterior, já discutimos os conceitos de meio somador e circuito de somador completo que usa números binários para o cálculo. Da mesma forma, o circuito subtrator usa números binários (0,1) para a subtração. O circuito do meio subtrator pode ser construído com dois portas lógicas, nomeadamente portas NAND e EX-OR . Este circuito fornece dois elementos, como a diferença e também o empréstimo.
Como na subtração binária, o dígito principal é 1, podemos gerar emprestar enquanto o subtraendo 1 é superior ao minuendo 0 e, devido a isso, será necessário emprestar. O exemplo a seguir fornece a subtração binária de dois bits binários.
Primeiro Dígito | Segundo Dígito | Diferença | Emprestar |
0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
Na subtração acima, os dois dígitos podem ser representados com A e B. Esses dois dígitos podem ser subtraídos e fornecem os bits resultantes como diferença e empréstimo.
Quando observamos as primeiras duas e a quarta linhas, a diferença entre essas linhas, a diferença e o empréstimo são semelhantes porque o subtraendo é menor que o minuendo. Da mesma forma, quando observamos a terceira linha, o valor mínimo é subtraído do subtraendo. Portanto, a diferença e os bits de empréstimo são 1 porque o dígito do subtraendo é superior ao dígito do minuendo.
Este circuito combinacional é uma ferramenta essencial para qualquer tipo de circuito digital para saber as combinações possíveis de entradas e saídas. Por exemplo, se o subtrator tiver duas entradas, as saídas resultantes serão quatro. O o / p do meio subtrator é mencionado na tabela abaixo, que significará o bit de diferença, bem como o bit de empréstimo. A explicação da tabela de verdade do circuito pode ser feita usando as portas lógicas como a porta lógica EX-OR e a operação da porta AND seguida pela porta NOT.
Resolvendo a tabela verdade usando K-Map é mostrado abaixo.
meio subtrator k mapa
O expressão de meio subtrator usando a tabela verdade e K-map pode ser derivado como
Diferença (D) = ( x'y + xy ')
= x ⊕ y
Pegar emprestado (B) = x’y
Circuito Lógico
O circuito lógico meio subtrator pode ser explicado usando as portas lógicas:
- 1 portão XOR
- 1 NÃO portão
- 1 E portão
A representação é
Circuito Lógico Meio Subtrator
Diagrama de Bloco Meio Subtrator
O diagrama de blocos do meio subtrator é mostrado acima. Requer duas entradas e também duas saídas. Aqui, as entradas são representadas com A&B e as saídas são Diferença e Empréstimo.
O circuito acima pode ser projetado com portas EX-OR e NAND. Aqui, a porta NAND pode ser construída usando portas AND e NOT. Portanto, precisamos de três portas lógicas para fazer meio circuito subtrator, ou seja, a porta EX-OR, a porta NÃO e a porta NAND.
Uma combinação de porta AND e NOT produz uma porta combinada diferente chamada Porta NAND. A saída da porta Ex-OR será o bit de diferença e a saída da porta NAND será o bit de empréstimo para as mesmas entradas A&B.
AND-Gate
A porta AND é um tipo de porta lógica digital com várias entradas e uma única saída e, com base nas combinações de entradas, realizará a conjunção lógica. Quando todas as entradas desta porta são altas, a saída será alta, caso contrário, a saída será baixa. O diagrama lógico da porta AND com a tabela verdade é mostrado abaixo.
E portão e mesa da verdade
NOT Gate
A porta NOT é um tipo de porta lógica digital com uma única entrada e, com base na entrada, a saída será invertida. Por exemplo, quando a entrada da porta NOT é alta, a saída será baixa. O diagrama lógico da porta NOT com a tabela verdade é mostrado abaixo. Usando este tipo de porta lógica, podemos executar portas NAND e NOR.
NÃO Gate e mesa da verdade
Ex-OR Gate
A porta EX-OR ou Exclusive-OR é um tipo de porta lógica digital com 2 entradas e saída única. O funcionamento desta porta lógica depende da porta OU. Se qualquer uma das entradas desta porta for alta, então a saída da porta EX-OR será alta. O símbolo e a tabela verdade do EX-OR são mostrados abaixo.
Portão XOR e mesa da verdade
Circuito de meio subtrator usando Nand Gate
O projeto do subtrator pode ser feito por usando portas lógicas como a porta NAND e a porta Ex-OR. Para projetar este circuito meio subtrator, temos que conhecer os dois conceitos, a saber, diferença e empréstimo.
Circuito de meio subtrator usando Nand Gate
Se monitorarmos com cuidado, é bastante claro que a variedade de operações executadas por este circuito está precisamente relacionada à operação da porta EX-OR. Portanto, podemos simplesmente usar a porta EX-OR para fazer a diferença. Da mesma forma, o empréstimo produzido pelo circuito de meio somador pode ser obtido simplesmente usando a combinação de portas lógicas como a porta AND e a porta NOT.
Este HS também pode ser projetado usando portas NOR onde são necessárias 5 portas NOR para a construção. O meio subtrator do diagrama de circuito usando portas NOR é mostrado como:
Meio Subtrator sem Portões
Mesa da Verdade
Primeiro bit | Segundo bit | Diferença (EX-OR Out) | Emprestar (Saída NAND) |
0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
Código VHDL e Testbench
O código VHDL para meio subtrator é explicado da seguinte forma:
biblioteca IEEE
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL
entidade Half_Sub1 é
Porta (a: em STD_LOGIC
b: em STD_LOGIC
HS_Diff: out STD_LOGIC
HS_Borrow: out STD_LOGIC)
fim Half_Sub1
arquitetura Comportamental de Half_Sub1 é
começar
HS_Diff<=a xor b
HS_Borrow<=(not a) and b
O código testbench para HS é explicado como abaixo:
BIBLIOTECA IEEE
USE ieee.std_logic_1164.ALL
ENTITY HS_tb IS
END HS_tb
ARQUITETURA HS_tb DE HS_tb IS
COMPONENTE HS
PORTA (a: IN std_logic
b: IN std_logic
HS_Diff: OUT std_logic
HS_Borrow: OUT std_logic
)
COMPONENTE FINAL
sinal a: std_logic: = ‘0’
sinal b: std_logic: = ‘0’
sinal HS_Diff: std_logic
sinal HS_Borrow: std_logic
COMEÇAR
novo: HS PORT MAP (
a => a,
b => b,
HS_Diff => HS_Diff,
HS_borrow => HS_borrow
)
stim_proc: process
começar
para<= ‘0’
b<= ‘0’
espere por 30 ns
para<= ‘0’
b<= ‘1’
espere por 30 ns
para<= ‘1’
b<= ‘0’
espere por 30 ns
para<= ‘1’
b<= ‘1’
esperar
fim do processo
FIM
Subtrator Completo Usando Meio Subtrator
Um subtrator completo é um dispositivo combinacional que opera a funcionalidade de subtração usando dois bits e é minuendo e subtraendo. O circuito considera emprestar a saída anterior e possui três entradas com duas saídas. As três entradas são o minuendo, o subtraendo e a entrada recebida da saída anterior que é emprestada e as duas saídas são a diferença e a emprestada.
Diagrama Lógico Subtrator Completo
A tabela de verdade para subtrator completo é
| Entradas | Saídas | |||
| X | Y | Yin | FS_Diff | FS_Borrow |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Com a tabela verdade acima, o diagrama lógico e o diagrama de circuitos para a implementação do subtrator completo usando meios subtratores é mostrado abaixo:
Subtrator Completo Usando HS
Vantagens e limitações do meio subtrator
As vantagens do meio subtrator são:
- A implementação e construção deste circuito é simples e fácil
- Este circuito consome energia mínima no processamento de sinal digital
- funcionalidades computacionais podem ser realizadas em taxas de velocidade melhoradas
As limitações deste circuito combinacional são:
Mesmo que haja aplicações extensas de meio subtrator em muitas operações e funcionalidades, existem algumas limitações e essas são:
- Os circuitos de meio subtrator não aceitarão 'emprestado' das saídas anteriores, onde esta é a desvantagem crucial deste circuito
- Como muitos aplicativos em tempo real operam na subtração de vários números de bits, os dispositivos subtratores da metade não possuem qualquer capacidade de subtrair muitos bits
Aplicações de meio subtrator
As aplicações de meio subtrator incluem o seguinte.
- Meio subtrator é usado para reduzir a força dos sinais de áudio ou rádio
- Pode ser usado em amplificadores para reduzir a distorção do som
- Metade subtrator é usado na ALU do processador
- Pode ser usado para aumentar e diminuir operadores e também calcular os endereços
- Meio subtrator é usado para subtrair os números de coluna menos significativos. Para a subtração de números de vários dígitos, ele pode ser usado para o LSB.
Portanto, da teoria do subtrator da metade acima, finalmente, podemos fechar que, usando este circuito, podemos subtrair de um bit binário de outro para fornecer as saídas como Diferença e Empréstimo. Da mesma forma, podemos projetar meio subtrator usando o circuito de portas NAND, bem como portas NOR. Os outros conceitos a serem conhecidos são o que é o meio subtrator código verilog e como o diagrama esquemático RTL pode ser desenhado?
