加减法运算电路的设计方法
减法运算电路设计[指南]
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减法运算电路设计[指南]减法运算电路设计一、实验目的1、了解运算放大器在信号放大和模拟运算方面的应用。
2、掌握运算放大器的正确使用方法。
3、掌握基本放大电路的设计方法。
4、了解如何设计用两个集成运算放大器来设计加法器。
二、实验仪器示波器、信号源、+12V和-12V的直流稳压电源、万用表。
三、实验器件HA17741运放、电阻、导线。
四、实验原理集成运算放大器是高增益的直流放大器，在它的输入端和输出端之间加上不同的反馈网络，就可以实现各种不同的电路功能。
可实现放大功能及加、减、微分、积分、对数、乘、除等模拟运算功能及其他非线性功能;将正、负两种反馈网络相结合，还可以产生各种模拟信号的功能。
本实验着重以输入和输出之间施加线性负反馈网络后所具有的运算功能进行研究。
理想运放在线性运用时具有以下重要性:1.理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即I+=I-=0。
2..理想运放在线性放大时，两输入端电压近似相等，即U+=U-在电路中我采用了如下图所示，两个运放电路，第一个是反向比例运放，第二个是加法电路，通过反向比例运放电压从U+变为U-，在通过加法电路进行叠加就构成了减法电路了。
减法电路的电压运算的推导:根据理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即I+=I-=0和理想运放在线性放大时，两输入端电压近似相等，即U+=U-可得U+=U-I+=I-=0U1—U-/R= U—U0/Rf第一个运放Uo1=-(Rf/R1*Ui1+Rf/R2*Ui2)，第二个运放Uo=-(Rf/R1*Ui1+Rf/R2(-Ui2))=Rf/R2*Ui2-Rf/R1*Ui1其中R1=R2=Rf=30K五、实验电路图V402 Vrms V660 Hz 12 V 0? R5R693R3V2XSC130kΩ30kΩ12 V1120kΩG7TABCDU1U2R15R2220kΩ1030kΩV3OPAMP_5T_VIRTUALOPAMP_5T_VIRTUALXMM163 Vrms 1860 Hz 12V10? R412 V 410kΩV5R712 V 010kΩ0六、实验内容及步骤用运算放大器HA17741完成本次实验的设计题目——减法器。
verilog 加减法
verilog 加减法Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于设计电子电路和系统。
它是工业界和学术界最广泛使用的HDL之一，被广泛用于设计数字集成电路（ASIC）和可编程逻辑器件（FPGA）。
加法和减法是数字电路中最基础的运算操作。
在Verilog中，我们可以使用各种不同的方法来实现加法和减法电路。
本文将详细介绍Verilog中的加法和减法电路的设计和实现。
一、加法电路设计加法电路是将两个二进制数相加得到二进制和的电路。
在Verilog中，我们可以使用全加器（full adder）来实现加法电路。
全加器的真值表如下：输入输出A B Cin Sum Cout0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1根据真值表，我们可以得到全加器的逻辑表达式如下：Sum = A XOR B XOR CinCout = (A AND B) OR (Cin AND (A XOR B))下面是一个使用全加器实现的4位加法电路的Verilog代码示例：```verilogmodule adder4(input [3:0] A,input [3:0] B,input Cin,output [3:0] Sum,output Cout);wire c1, c2, c3;full_adder fa0(A[0], B[0], Cin, Sum[0], c1);full_adder fa1(A[1], B[1], c1, Sum[1], c2);full_adder fa2(A[2], B[2], c2, Sum[2], c3);full_adder fa3(A[3], B[3], c3, Sum[3], Cout);endmodulemodule full_adder(input A,input B,input Cin,output Sum,output Cout);assign Sum = A ^ B ^ Cin;assign Cout = (A & B) | (Cin & (A ^ B));endmodule```上述代码中，我们定义了一个4位加法电路"adder4"，它有两个4位输入A和B，一个输入Cin和一个4位输出Sum和一个输出Cout。
可控加减法电路设计实验报告
可控加减法电路设计实验报告一、实验目的。
1.了解四位二进制数运算的基本原理,制定设计方案。
2.利用ISE软件进行可编程逻辑器件设计,完成逻辑仿真功能。
3.使用编译器将设计实现,下载到BASYS2实验板上进行调试和验证所设计的四位二进制数的运算。
二、实验器材。
1.Pentium—Ⅲ计算机一台；2.BASYS2 实验板一只；三、实验方案。
1.基本功能。
实现了两个四位二进制数的加减法运算,能够在输出端得出结果.2.清零功能。
利用一个微动开关，在逻辑程序中表示出当按下微动开关后两个操作数都变为零。
再调用以前的加法程序，即可实现输出结果清零。
3.用数码管显示。
编写程序，将数值转换为七段显示器显示。
将运算结果输送到数码管中。
值得注意的是四个数码管要显示不同的数字，就需要利用到人的视觉误差，做一些短暂的延时。
4.溢出显示。
本实验中，设计的是一个无符号数加减法器，因而其共有两种溢出情况一，减法时，减数大于被减数，针对这种情况可以利用比较大小进行溢出判断；二，加法时，被操作数之和大于15。
判断进位，如果进位为1则显示溢出，若反之，则不显示。
四、实验原理图。
五、实验模块说明及部分代码。
1.add1部分。
将输入的两个操作数相加并判断大小。
相加结果放在led中，进位放在carry中。
led[0]=num1[0]^num2[0];carry[0]=num1[0]&num2[0];led[1]=num1[1]^num2[1]^carry[0];carry[1]=(num1[1]&num2[1])|(carry[0]&(num1[1]^num2[1]));led[2]=num1[2]^num2[2]^carry[1];carry[2]=(num1[2]&num2[2])|(carry[1]&(num1[2]^num2[2]));led[3]=num1[3]^num2[3]^carry[2];if(add)begincarry[3]=(num1[3]&num2[3])|(carry[2]&(num1[3]^num2[3]));endif(sub)beginif(compare)carry[3]=1;elsecarry[3]=(num1[3]&num2[3])|(carry[2]&(num1[3]^num2[3]))&(~sub); 2.seg7ment。
加法运算和减法运算电路
=8V
12
例：由三运放放大器组成的温度测量电路。
E=+5V
R
R
R
Rt
+ A1 +
ui
_
+ A2 +
R R1 RW R R1
R2
+ A3 +
uo
R2
Rt ：热敏电阻
集成化:仪表放大器
13
E=+5V
R
R
R
Rt
+ A1 +
ui _
+ A2 +
R R1 RW R R1
R2
+ A3 +
uo
R2
Rt f (TC)
( RP2 // R RP1 RP 2 //
R ui1
RP
RP1 // R 2 RP1 //
R
ui
2
)
(R1 Rf )Rf R1 R f
( RP1
//
RP 2
//
R)(
ui1 RP1
ui 2 ) RP 2
将RP= RN的条件代入可得：
uo
Rf
( ui1 RP1
ui 2 RP 2
)
在RP1=
RP2
ui1
可以变为：
uo ui2 ui1
反相输入结构的减法电路，由于出现虚地，放大电路没
有共模信号，故允许 ui1 、ui2 的共模电压范围较大，且输
入阻抗较低。在电路中，为减小温漂提高运算精度，同相端
须加接平衡电阻。
4
6.2.2 减法运算电路
1、差动减法器
由Ui1产生的输出电压为：
uo
Rf R1
4.加减法运算电路
1.反向加法电路：仿真电路图：仿真结果：（输入信号）：（输出结果）注释：从输入和输出的波形可以知道，OUT=--(IN1+IN2); 其实电路的表达式为：RfR In R In out *)]22()11[(+-=因为电路中的Rf=R1=R2；所以电路的输入、输出仅仅表现出简单的反向加法的关系；调节Rf 和R1，R2的比例关系，便可以得到具有放大作用的反向减法电路；2.同向加法电路：仿真电路：输入、输出关系：（输入）：（输出波形）：注释：从输入和输出的波形可以看出，输出（out=In1+In2）; 其实电路的输出、输入之前的数学表达式为：3*)2*421*41(R RfIn R R In R R Out +=由于上面的仿真电路中取，13*41=R RfR R 和13*42=R Rf R R ，所以电路的输入输出特性仅仅表现为简单的同向加法电路，调节Rf 和R3以及R4的阻值大小可以得到放大倍数不同的同向加法放大电路。
由于此电路数学表达式比较复杂，且输入电阻不大，一般不直接采用。
3.减法电路： 简单减法电路： 仿真电路：注释：从仿真电路的输入输出关系可以知道，out=Vi-V2; 其实，电路的输入输出关系为：13*2)131(*424*1R R In R R R R R In Out -++=由于上面电路中的R2=R4，R3=2R2;所以out=Vi-V2;使用两个运放的减法电路：注释说明：电路的输入输出关系式为：)]2211(2[21R In R In Rf R Rf Uo -=上面的仿真电路中Rf1=R2，Rf2=R1=R2，所以输入输出关系仅仅表现出简单的减法关系 这一点路的特点是两个运放的反相输入端都是虚地，共模输入电压Uc=U-=U+约等于0；因此对运放电路的共模抑制比要求较低。
4.高输入阻抗减法电路： 仿真电路：输入波形：输出波形：注释：电路的输入输出关系是为：2)341(1)34)(121(Ui R R Ui R R R R Uo ++-+=但是为了抑制共模，必须选择合适的电阻阻值； 为了抑制共模，必须使)341()34)(121(=++-+R R R R R R取R2=R3，R1=R4，满足上面的式子，所以最终得到输入输出关系为：)12)(341(Ui Ui R R Uo -+=该电路具有很高的输入阻抗，所以适合用于小信号的处理。
加减法运算器电路
加法器半加法器•输入：2 个 1 位二进制数字 A 和 B•输出：和 S 和进位 C全加法器•输入：2 个 1 位二进制数字 A 和 B，以及一个进位 C•输出：和 S 和进位 C加法器电路一个 n 位加法器可以由多个半加法器或全加法器级联而成。
例如，一个 4 位加法器可以由 4 个全加法器组成。
减法器半减法器•输入：2 个 1 位二进制数字 A 和 B•输出：差 D 和借位 B全减法器•输入：2 个 1 位二进制数字 A 和 B，以及一个借位 B•输出：差 D 和借位 B减法器电路一个 n 位减法器可以由多个半减法器或全减法器级联而成。
减法器通常使用补码来实现。
补码•正数的补码与本身相同。
•负数的补码是其绝对值的 1 的补码，即按位取反并加 1。
减法使用补码•将要减去的数求补码。
•将减数和补码相加。
•如果最高位为 0，则结果为正数。
•如果最高位为 1，则结果为负数，并舍弃最高位。
加减法运算器电路一个加减法运算器电路可以将两个 n 位二进制数字相加或相减。
它通常由以下组成：•一个 n 位加法器•一个 n 位减法器•一个选择器，用于根据控制信号选择加法或减法操作设计步骤1.确定位数：确定输入和输出的位数。
2.选择加法器和减法器：选择合适的加法器和减法器电路。
3.设计选择器：设计一个选择器，用于根据控制信号选择加法或减法操作。
4.连接电路：将加法器、减法器和选择器连接起来。
5.测试电路：使用各种输入对测试电路的正确性。
加减法运算电路的设计方法
加减法运算电路的设计方法摘要：给出了任意比例系数的加减法运算电路，分析了比例系数与平衡电阻、反馈电阻的关系。
目的是探索比例系数任意取值时加减法运算电路构成形式的变化。
结论是在输入端电阻平衡时，各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值在大于1、小于1或等于l情况下，加减法运算电路还可简化。
所述方法的创新点是将运放输入端电阻的平衡条件转化为与输入信号比例系数的关系，从而可直观确定简化电路形式：扩大了加减法运算电路的应用范围。
关键词：加减法运算电路；比例系数；平衡条件0 引言加减法运算电路以集成运算放大器为核心元件构成，多个输入信号分别作用于运放的同相输入端和反相输入端，实现对输入信号的加、减法运算，外部电阻决定输入信号的比例系数。
加减法运算电路中运放的输入端有共模信号成分，为使共模输出为零，同时补偿运放输入平均偏置电流及其漂移影响，通常要求运放的输入端电阻平衡，即运放反相输入端、同相输入端所接的电阻相等。
本文给出了任意比例系数的加减法运算电路，并指出在输入端电阻平衡时，根据输入信号比例系数的数值范围，加减法运算电路还可简化。
1 任意比例系数的加减法运算电路所给出的任意比例系数的加减法运算电路如图1所示。
其中，u111、u112、…u11n为n个减运算输入信号，u121、u122、…u12m为m个加运算输入信号，u0为输出信号，R11、R12、…R1n、R21、R22、…R2m为输入端电阻，RF为反馈电阻，Rp为平衡电阻，R’为附加电阻。
运放输入端电阻的平衡条件为式(5)反映了输入信号比例系数与附加电阻、平衡电阻、反馈电阻的关系，表明在满足电阻平衡的条件下，各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值可以大于l、小于1或等于1，即输入信号的比例系数无限定。
根据输入信号比例系数的数值范围，加减运算电路还可简化。
2 比例系数加减结果特定取值时的电路简化方案2．1 各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值大于1的加减运算电路当各输入信号的比例系数关系为时，可令式(5)中电阻Rp→∞，即图1所示电路中去掉电阻Rp，由式(5)中实现大于1的平衡条件。
简单加减计算电路
简单加减计算电路简单加/减运算电路1 设计主要内容及要求1.1 设计⽬的：（1）掌握1位⼗进制数加法运算电路的构成、原理与设计⽅法；（2）熟悉QuartusII的仿真⽅法。
1.2 基本要求:（1）实现⼆进制数的加/减法；（2）设计加数寄存器A和被加数寄存器B单元；（3）实现4bit⼆进制码加法的BCD调整；（4）根据输⼊的4bitBCD编码⾃动判断是加数还是被加数。
1.3 发挥部分:（1）拓展2位⼗进制数（2）MC存储运算中间值；（3）结果存储队列；（4）其他。
2 设计过程及论⽂的基本要求2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2个⽅向：（2）符合设计要求的报告⼀份，其中包括逻辑电路图、实际接线图各⼀份；（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告⼀起上交；报告的电⼦档需全班统⼀存盘上交。
2.2 课程设计论⽂的基本要求（1）参照毕业设计论⽂规范打印，⽂字中的⼩图需打印。
项⽬齐全、不许涂改，不少于3000字。
图纸为A3，附录中的⼤图可以⼿绘，所有插图不允许复印。
（2）装订顺序：封⾯、任务书、成绩评审意见表、中⽂摘要、关键词、⽬录、正⽂（设计题⽬、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重要）、⼯作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、⼩结、参考⽂献、附录（逻辑电路图与实际接线图）。
摘要当今的社会是信息化的社会，也是数字化的社会，各种数字化的电器与设备越来越普及，⼈们的⼤部分⽣活都依赖于这些数字化的设备。
⽽随着科技的发达，这些数字设备的功能越来越强⼤，程序越来越复杂。
但是我们都知道各种复杂的运算都是从简单的加减运算衍⽣出来的。
经过半学期的数字电⼦技术基础的学习，我们对数字电⼦技术的理论知识有了⼀定的了解。
在这个时刻，将理论结合实际的欲望，便显得更加迫切，⽽此时的课设安排正好可以帮助我们将理论结合实际，将梦想变成现实。
本次的简单运算电路是基于QuartusⅡ仿真软件⽽设计的，⽽每⼀个仿真软件都有它⾃⼰的特⾊与优缺点。
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加减法运算电路的设计方法
摘要：给出了任意比例系数的加减法运算电路，分析了比例系数与平衡电阻、反馈电阻的关系。
目的是探索比例系数任意取值时加减法运算电路构成形式的变化。
结论是在输入端电阻平衡时，各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值在大于1、小于1或等于l情况下，加减法运算电路还可简化。
所述方法的创新点是将运放输入端电阻的平衡条件转化为与输入信号比例系数的关系，从而可直观确定简化电路形式：扩大了加减法运算电路的应用范围。
关键词：加减法运算电路；比例系数；平衡条件0 引言加减法运算电路以集成运算放大器为核心元件构成，多个输入信号分别作用于运放的同相输入端和反相输入端，实现对输入信号的加、减法运算，外部电阻决定输入信号的比例系数。
加减法运算电路中运放的输入端有共模信号成分，为使共模输出为零，同时补偿运放输入平均偏置电流及其漂移影响，通常要求运放的输入端电阻平衡，即运放反相输入端、同相输入端所接的电阻相等。
本文给出了任意比例系数的加减法运算电路，并指出在输入端电阻平衡时，根据输入信号比例系数的数值范围，加减法运算电路还可简化。
1 任意比例系数的加减法运算电路所给出的任意比例系数的加减法运算电路。
其中，u111、u112、…u11n 为n个减运算输入信号，u121、u122、…u12m为m个加运算输入信号，u0为输出信号，R11、R12、…R1n、R21、R22、…R2m为输入端电阻，RF为反馈电阻，Rp为平衡电阻，R’为附加电阻。
运放输入端电阻的平衡条件为
式(5)反映了输入信号比例系数与附加电阻、平衡电阻、反馈电阻的关系，表明在满足电阻平衡的条件下，各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值可以大于l、小于1或等于1，即输入信号的比例系数无限定。
根据输入信号比例系数的数值范围，加减运算电路还可简化。
2 比例系数加减结果特定取值时的电路简化方案2．1 各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值大于1的加减运算电路当各输入信号的比例系数关系为
时，可令式(5)中电阻Rp→∞，即图1所示电路中去掉电阻Rp，由式(5)中实现大于1的平衡条件。
2．2 各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值小于1的加减运算电路当各输入信号的比例系数关系为时，可令式(5)中电阻R’→∞，即图1所示电路中去掉电阻R’，由式(5)中实现小于1的平衡条件。
2．3 各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值等于1的加减运算电路当各输入信号的比例系数关系为时，可令式(5)中电阻R’→∞，Rp→∞，即图1所示电路中去掉电阻R’及Rp。
3 设计步骤及举例3．1 设计步骤 (1)由参与运算的各输入信号比例系数加、减的数值范围确定电路形式； (2)由运算关系及平衡条件确定外部各个电阻值。
3．2 设计举例例1，试设计实现u0=2u121+3u122-u111运算关系的加减运算电路。
将所要实现的运算关系式与式(4)对比，确定式(4)中各输入信号的比例系数为因，确定所设计电路的形式为图1中去掉电阻Rp，按三个输入信号重画。
选取Rp=120kΩ，代入各输入信号的比例系数表达式中，解出 R21=60kΩ，R22=40kΩ，R11=120kΩ 由式(5)并考虑Rp→∞，有代入各输入信号的比例系数，有解出R’=40kΩ。
例2，试设计实现u=2u121-3u111-u112运算关系的加减运算电路。
将所要实现的运算关系式与式(4)对比，确定式(4)中各输入信号的比例系数为例3，试设计实现u0=2u121+u122-1．5u111-0．5u112运算关系的加减运算电路。
将所要实现的运算关系式与式(4)对比，确定式(4)中各输入信号的比例系数为确定所设计电路的形式为图1中去掉电阻R’及Rp，按四个输入信号重画。
选取RF=150kΩ，代入各输入信号的比例系数表达式中，解出 4 结语本文讨论了加减
运算电路的构成形式及比例系数适应范围，从而可实现输入信号以任意比例系数参与运算的电路设计，使运算电路具有普遍适用性。