4位数值比较器

X X大学课程设计

题目4位数值比较器

学院X学院

专业XXX

班级XXX

学生XXX

学号*********

指导教师XXX

二〇一〇年十二月二十七日

摘要

随着时代的进步，社会的发展，科学技术的进步，我们会在很多地方用到比较器。例如，在体育竞技场地对一些选手的成绩进行比较，选出他们中的成绩优异者；我们为了比较一下不同物品的参数，我们可以利用一些科学技术来实现这些功能，使得我们的工作效率得以提高，减少了我们认为的工作量。

我们可以根据不同的需要来制造出不同类型的比较器。我们可以利用一些我们所学的知识，利用一些简单的二极管、三极管、MOS管的开关特性来组成各种门电路的基本开关元件。我们再利用这些元件组成比较器的组合逻辑电路。根据不同的需要，来用不同的方法来连接元件实现不同的功能。我们可以实现1位数比较器，2位数比较器，4位数比较器，8位数比较器等多种比较器。

关键词门电路；开关元件；比较器；逻辑电路；

目录

摘要 (1)

1前言.................................................................. ................ .. (3)

1.1C M O S组成的门 (3)

1.1.1C M O S组成的非门 (4)

1.1.2C M O S组成的与非门 (4)

1.2位数比较器 (5)

2 4位数比较器 (7)

2.1 原理框图 (7)

2.2逻辑电路图 (8)

2.2.14位数逻辑电路图 (8)

2.2.24位数比较器原理 (9)

2.2.3 电路板示意图 (10)

结论 (11)

心得体会 (12)

致谢 (14)

参考文献 (14)

1前言

本课程设计主要是根据我们学习的余孟尝主编的《数字电子技术简明教程（第三版）》的后续课程。这个课程设计在保证基础，精选内容，加强感念理解，联系实际，利于我们学习这门课程，加深对这门课程的理解 。它还可以增加我们的实际思维能力和动手能力。

1.1 CMOS 组成的门

本次课程设计需要一些简单的电路，我们开始先介绍简单的电路。本实验中只用到TTL 和CMOS 组成的与门、非门两种门电路。先由这些简单门电路组成一位数比较器，再组成多位比较器。这里我们只介绍由CMOS 组成的门。 1.1.1非门

图一、MOS 三极管非门

工作原理：

当V 2V 0TN IL GS =<==U U u MOS 管截止 V 10DD OH O ===V U u 当V 10IH I ==U u V 2V 10TN IH GS =>==U U u ；

+V DD

+10V

R D

20 k Ω

B

G

D

S

u I

u O

MOS 管导通（在可变电阻区）V 0OL O ≈=U u 故 A Y =；

真值表

A Y 0 1 1

1.1.2与非门

图二、CMOS 与非门

如图二所示，u A 、u B 只要有一个为低电平0 V ，T N1、T N2就总有一个截止，T P1、T P2

就有一个导通，因此u Y 一定为高电平10 V ；只有当u A 、u B 同时为高电平10 V 时，T N1、T N2才都导通，T P1、T P2才都截止，u Y 为低电平0 V 。

综上所述，课的如表所示电平关系表。如果用A 、B 、Y 分别表示u A 、u B 、u Y ，且

采用正逻辑，则可得如表所示真值表。

与非门电平关系表

u A /

u B /V

u Y /V

0 0 10 0 10 10 10 0

10

10

10

u A +V DD +10

V SS

T

P T N

T P T N

A

B Y u B

u Y

与非门逻辑真值表

逻辑表达式AB

Y

由此可知，图二所示电路图为与非门。

1.2位数比较器

1位数值比较器

我们输入信号是两个要进行比较的1位二进制数，现在用A i、B i表示，输出信号是比较结果，则图三中所示的一位上的比较逻辑示意图，具体的比较结果如下：

当 A i>B i时 L=1 G=0 M=0；

A i=

B i时 G=1 L=0 M=0；

A i <

B i 时 M=1 L=0 G=0；

则可得到真值表

可得逻辑关系表达式：i i i B A L = ； i i i i i B A B A G += ； i i i B A M = 由上边的一位数比较器可推得四位数的比较结果如下: A>B 时 L=1 G=0 M=0 A=B 时 G=1 L=0 M=0 A

由上述表达式及其真值表我们可知1位数比较器的设计比较成功。

2 4位数比较器

2.1 原理框图

分析4位数的比较可知道两个四位数先比较在最高位的数，如果两个数值不相等则所在位数大的那个四位数大可作出判断，不需要再进行比较；如果高位数的数值相等则对次高位数进行比较，方法如高位数判断方法，直到最后一位的比较。只有4位数值上的数全相等，才能判断两个四位数是相等的。由此刻得到数值比较器的原理框图如图所示：

其中我们设数值A=A3A2A1A0 数值B=B3B2B1B0

图四、4位比较器原理框图