数值比较器的定义及功能
集成数值比较器
集成数值比较器1.集成数值比较器74LS85得功能集成数值比较器74LS85是４位数值比较器，其功能如下：从功能表可以看出，该比较器的比较原理和两位比较器的比较原理相同。
两个４位数的比较是从Ａ的最高位A3和Ｂ的最高位B3进行比较，如果它们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。
若最高位A3＝B3，则再比较次高位A2和B2，余类推。
显然，如果两数相等，那么，比较步骤必须进行到最低位才能得到结果。
真值表中的输入变量包括A3与B3、A2与B2、A1与B1、A0与B0和Ａ与Ｂ的比较结果。
其中Ａ和Ｂ是另外两个低位数，I A>B、I A<B和I A=B是它们的比较结果。
设置低位数比较结果输入端是为了能与其他数值比较器连接，以便组成位数更多的数值比较器。
根据１位数值比较器逻辑表达式可知：再根据74LS85的功能表可得：上式与逻辑图一致。
由上式可以看出，仅对４位数进行比较时，应对I A>B、I A<B和I A=B进行适当处理，即I A>B＝I A<B＝0，I A=B＝1。
2.数值比较器的位数扩展现在来讨论一下数值比较器的位数扩展问题。
数值比较器的扩展方式有串联和并联两种。
下图表示两个４位数值比较器串联而成为一个８位数值比较器。
我们知道，对于两个８位数，若高４位相同，它们的大小则由低４位的比较结果确定。
因此，低４位的比较结果应作为高４位的条件，即低４位比较器的输出端应分别与高４位比较器的I A>B、I A<B、I A=B端连接。
当位数较多且要满足一定的速度要求时，可以采取并联方式。
下图表示16位并联数值比较器的原理图。
由图可以看出，这里采用两级比较方法，将16位按高低位次序分成４组，每组４位，各组的比较是并行进行的。
将每组的比较结果再经４位比较器进行比较后得出结果。
显然，从数据输入到稳定输出只需两倍的４位比较器延迟时间，若用串联方式，则16位的数值比较器从输入到稳定输出需要４倍的４位比较器的延迟时间。
数值比较器 数电课件
出：
。
Li Ai Bi 、Mi Ai Bi 、Gi Ai Bi
3. 真值表
一位数值比较器的真值表如表4.4.1—1所示。
表4.4.1—1
4. 逻辑函数表达式
由表4.4.1—1可知，一位数值比较器的逻辑函数表达式为：
Li Ai Bi Mi Ai Bi Gi Ai Bi Ai Bi Ai Bi Ai Bi
。
CMOS电路
各级的级联输入端
必A须/ 预B先/预置为1，最低4位的级联输入端
必须预先预A置/ 为 B/，。A/ B/
0 ，1
这是因为在CMOS电路中L是由M和G来确定的。
L M gG M G
4位数值比较器CC14585的逻辑电路图
2. 并联扩展
返回
§4·4 数值比较器 （Digital Comparator）
所谓数值比较，是指对两个位数相同的二进制整数进行比较并判断它们之间的大小关 系。
一、一位数值比较器 1. 逻辑功能
我们把用来实现两个一位二进制数比较运算的组合逻辑电路，称为一位数值比较器。
2. 分析
Ⅰ. Ⅱ.
一由位于数比值较比结较果器的有有两大个于输、入 小于：和等于；三种A情i、况B，i 因此一位数值比较器有三个输
2. 真值表
四位数值比较器的真值表如表4.4.2—1所示。
表4.4.2—1
3. 功能表与逻辑函数表达式
设：
L A B， M A B， G A B；
Li Ai Bi ， Mi Ai Bi ， Gi Ai Bi ；
L/ A/ B/ ， M / A/ B/ ，G/ A/ B/ 。
组合逻辑电路7、8、9节
4.7比较器导读:在这一节中，你将学习：⏹数值比较器的概念⏹一位数值比较器电路⏹集成数值比较器及应用用来完成两个二进制数A、B大小比较的逻辑电路称为数值比较器，简称比较器。
其比较结果有A>B、A<B、A=B 三种情况。
4.7.1 1位数值比较器一位数值比较器是比较器的基础。
它只能比较两个一位二进制数的大小，图4-57所示为一个一位二进制比较器，可以通过分析得到它的输出逻辑表达式为：BA L=1；BAL=2；BABAABBAL+=+=3由输出逻辑表达得1位数值比较器的真值表如表4-24所示。
图4-57 1位二进制比较器表4-24 1位数值比较器的真值表由真值表可知，将逻辑变量A，B的取值当作二进制数，当A＞B时L1＝1；A＜B时L2＝1；A＝B时L3＝1。
4.7.2 集成数值比较器多位数值比较器的设计原则是先从高位比起,高位不等时，数值的大小由高位确定。
若高位相等,则再比较低位数,比较结果由低位的比较结果决定。
常用的集成数值比较器有4位数值比较器74LS85，其功能表如表4-25所示，从表4-25中可看出：表4-25 74LS85功能表真值表中的输入变量包括八个比较输入端A 3、B 3、A 2、B 2、A 1、B 1 、A 0、B 0和三个级联输入端A ＇>B ＇、A ＇<B ＇和A ＇=B ＇。
级联输入端是为了便于输入低位数比较结果，是为了能与其它数值比较器连接，以便组成更多位数的数值比较器。
3个输出信号 L 1(A ＞B )、L 2(A ＞B )、和L 3(A ＝B )分别表示本级的比较结果。
74LS85的逻辑图和引脚图如图4-58所示。
图4-58 74LS85的逻辑图和引脚图4.7.3 集成数值比较器应用举例数值比较器就是比较两个二进制数的大小，如果二进制数的位数比较多，就需将几片数值比较器连接进行扩展，数值比较器的扩展方式有并联和串联两种。
图4-59为两片四位二进制数值比较器串联扩展为八位数值比较器。
数值比较器_PPT课件
B 1 & ≥ 1 & A 1
输 出 FA>B 0 0 1 0
FA＞B FA=B FA＜B
B 0 1 0 1
FA<B 0 1 0 0
FA=B 1 0 0 1
2 位数值比较器 比较两个2 位二进制数的大小的电路 输入：两个2位二进制数 A=A1 A0 、B=B1 B0 能否用1位数值比较器设计两位数值比较器? 用一位数值比较器设计多位数值比较器的原则
0
0
D D D D D D D D
10 11 12 13 14 15 16 17
Y
Y
1
1
字的扩展 将两片74LS151连接成一个16选1的数据选择器，
D C B A E S2 S1 S0 Y D0 D 17 4 H C 1 5 1 D 2 (0 ) D3 Y D4 D5 D6 D7 E S2 S1 S0 Y D0 D 17 4 H C 1 5 1 D 2 (I) D3 Y D4 D5 D6 D7
Y I m I m I m I m 0 0 1 1 2 2 3 3
集成电路数据选择器
8选1数据选择器74HC151
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 E
Y
74HC151
Y
S2 S1 S0 74LS151功能框图
集成电路数据选择器 1个使能 输入端 8 路数据 输入端
E D
b、将使器件处于使能状态
c、地址信号S2、 S1 、 S0 作为函数的输入变量
d、处理数据输入D0~D7信号电平。逻辑表达式中有
mi ,则相应Di =1，其他的数据输入端均为0。
② 数据选择器的扩展
位的扩展 用两片74151组成二位八选一的数据选择器
数值比较器
A0 = B0
A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0
H
L × H L
L
H × H L
L
L H L L
L L L H
L
H L L H
L
L H L L6
2. 集成数值比较器的位数扩展
用两片7485组成8位数值比较器（串联扩展方式）。
低四位
A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 A4 B4
B3 IA=B
1 16 VCC 15 A3 14 B2 13 A2 12 A1 11 B1 10 A0 9
IA＜B 2
A0 B0 IA＞B IA＜B IA=B A1 B1 A2 B2 A3 B3
3
74LS85
FA=B FA＜B FA＞B
IA＞B 4 FA＞B 5 FA=B 6 FA＜B 7 GND 8
7
用7485组成16位数值比较器的并联扩展方式。
B15A15~B12A12
B15 A15 B12 A12
B11A11~B8A8
B8 A8
B7A7~B4A4
B4 A4
B3A3~B0A0
B0 A0
B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 IA＞B C3 FA＜B FA＞B IA＜B IA=B
0 0 1
高四位
A5 B5 A6 B6 A7 B7
0 0 1
A0 B0 IA＞B IA＜B IA=B F A=B
A1 B1
A2 B2 C0
A3 B3
A0 B0 IA＞B IA＜B IA=B F A=B
A1 B1
A2 B2 C1
A3 B3
低位片
FA＞B
比较器
模拟比较器:将模拟量与一标准值进行比较,当高于该值时,输出高(或低)电平.反之,则输出低(或高)电平.例如,将一温度信号接于运放的同相端,反相端接一电压基准(代表某一温度),当温度高于基准值时,运放输出高电平,控制加热器关闭,反之当温度信号低于基准值时,运放输出低电平,将加热器接通.这一运放就是一个简单的比较器,因为输入与输出同相,称为同相比较器..有的模拟比较器具有迟滞回线,称为迟滞比较器,用这种比较器,有助于消除寄生在信号上的干扰.数字比较器:用来比较二组二进制数是否相同,相同时输出(或低)高电平,反之,则输出相反的电平.最简单的数字比较器是一位二进制数比较器,是一个异或门(或同或门).电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。
利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波电压比较器是集成运放非线性应用电路，他常用于各种电子设备中，那么什么是电压比较器呢？下面我给大家介绍一下，它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。
常用的电压比较器有过零电压比较器、具有滞回特性的过零比较器、滞回电压比较器，窗口（双限）电压比较器.1.模拟比较器将模拟量与一标准值进行比较,当高于该值时,输出高(或低)电平.反之,则输出低(或高)电平.例如,将一温度信号接于运放的同相端,反相端接一电压基准(代表某一温度),当温度高于基准值时,运放输出高电平,控制加热器关闭,反之当温度信号低于基准值时,运放输出低电平,将加热器接通.这一运放就是一个简单的比较器,因为输入与输出同相,称为同相比较器..有的模拟比较器具有迟滞回线,称为迟滞比较器,用这种比较器,有助于消除寄生在信号上的干扰.2.数字比较器用来比较二组二进制数是否相同,相同时输出(或低)高电平,反之,则输出相反的电平.最简单的数字比较器是一位二进制数比较器,是一个异或门(或同或门).电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。
为了便于扩展,集成数值比较器一般设有几个扩展输入端
为了便于扩展，集成数值比较器一般设有几个扩展输入端引言集成数值比较器是一种重要的电子器件，广泛应用于数字电路中。
在电子设计中，为了提高系统的可扩展性和灵活性，通常会为数值比较器设定扩展输入端。
本文将探讨为了便于扩展，集成数值比较器一般设有几个扩展输入端，并说明其作用和使用方法。
什么是集成数值比较器集成数值比较器是一种电子电路，用于比较两个或多个输入信号的大小关系，并输出相应的比较结果。
它通常由比较器芯片、电压参考源和输出驱动器组成。
数值比较器被广泛应用于模拟电路和数字电路中，例如在算术运算、状态判断和信号处理等方面。
集成数值比较器的基本特点集成数值比较器具有以下基本特点：1.输入电路灵敏度高：集成数值比较器的输入电路通常采用差分结构，具有较高的抗干扰能力和输入灵敏度。
2.输出稳定性好：集成数值比较器的输出端一般为高低电平或开关状态输出，具有较低的输出误差和较高的输出稳定性。
3.快速响应时间：集成数值比较器具有快速的响应时间和较高的工作频率，能够满足要求快速的比较应用。
为了方便扩展，集成数值比较器设有扩展输入端的目的为了满足不同应用场景下的需求和便于系统扩展，集成数值比较器通常设有扩展输入端。
其主要目的包括：1.增加比较元素数量：通过扩展输入端，可以将数值比较器的输入元素数量从两个扩展到三个、四个甚至更多，从而满足多元素比较的需求。
2.实现比较器功能拓展：通过扩展输入端，可以实现数值比较器的其他功能拓展，例如设置比较阈值、设置比较模式等，从而提供更多的比较选择。
3.应对不同信号类型：通过扩展输入端，可以适配不同类型的信号输入，包括模拟信号和数字信号，提高比较器的适用性。
4.支持灵活的配置和互连：通过扩展输入端，可以灵活配置数值比较器的输入连接方式，实现多路信号输入的选择和互连。
集成数值比较器常见的扩展输入端类型根据实际需求和设计要求, 集成数值比较器的扩展输入端可以采用以下常见的类型：1.模拟输入端（Analog Input）：用于接收模拟信号输入，常用于模拟电路和信号处理应用中。
第10讲数值比较器
2.正确理解组合器件的工作原理。
3..熟练掌握常用组合逻辑器件的逻辑功能及使用方法。 4..了解组合逻辑电路中的竞争与冒险。
1. 代数识别法 一个变量以原变量和反变量出现在逻辑函数F中时，则
该变量是具有竞争条件的变量。如果消去其他变量（令其
他变量为0或1），留下具有竞争条件的变量， ①若函数出现
F A A
则产生负的尖峰脉冲的冒险现象，－－“0”型冒险； ②若函数出现
F A A
则产生正的尖峰脉冲的冒险现象，－－“1”型冒险。
最高位
IA <B IA=B A8 B8
最低位
IA<B IA=B
„
A4 B4
A3 B3
„
A0 B0
4.5 组合逻辑电路中的竞争与冒险
一、什么是竞争与冒险现象
1、竞争：我们把门电路两个输 入信号同时向相反的 电平跳变的现象叫做 竞争。 2、竞争—冒险：由于竞争而在 输出端可能产生不应 有的尖峰脉冲的现象 叫做竞争—冒险。
2. 引入选通脉冲法 毛刺仅发生在输入信号变化的瞬间，因此在这段时间 内先将门封锁，待电路进入稳态后，再加选通脉冲使输出 门电路开门。这样可以抑制尖峰脉冲的输出。该方法简单 易行，但选通信号的作用时间和极性等一定要合适。
4.5 组合逻辑电路中的竞争与冒险
3. 修改逻辑设计法－－增加冗余项 只要在其卡诺图上两卡诺圈相切处加一个卡诺圈，即
增加了一个冗余项，就可消除逻辑冒险。
Y AB AC
Y
BC A 00 0
1
01 1
11 1 1
10
1
Y AB AC BC
第3章 小结
组合逻辑电路的特点是，电路任一时刻的输出状态只决定于 该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。组合电路就 是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。 1.熟练掌握组合逻辑电路的设计和分析方法。
数值比较器
输 出 FA＞BFA＜BFA = B ＞ ＜ 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1
× × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 1 0 0 0 1 0 0 0 1 × × 1
实验题
设计一个对两个两位无符号的二进制数进 行比较的电路；根据第一个数是否大于、 等于、小于第二个数，使相应的三个输出 端中的一个输出为“1”，要求用与门、与非 门及或非门实现。
4、设计一个对两个两位无符号的二进制数进行 比较的电路；根据第一个数是否大于、等于、 小于第二个数，使相应的三个输出端中的一个 输出为“1”，要求用与门、与非门及或非门实 现。 实验过程提示： 根据题意，第一个设为A1A0，第二个数设为 B1B0，列真值表如下
74LS85的功能表(187) 74LS85的功能表(187)
输 A3，B3 1 0 0 1 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A2，B2 × × 1 0 0 1 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 入 A1，B1 × × × × 1 0 0 1 A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1 A0，B0 × × × × × × 1 0 0 1 A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0 级联输入 IA＞BIA＜B IA ＞ ＜
( A < B) = A3B3 + A3 ⊕ B3 ⋅ A2B2 + A3 ⊕ B3 ⋅ A2 ⊕ B2 ⋅ A B1 1 + A3 ⊕ B3 ⋅ A2 ⊕ B2 ⋅ A ⊕ B1 ⋅ A B0 1 0 + A3 ⊕ B3 ⋅ A2 ⊕ B2 ⋅ A ⊕ B1 ⋅ A ⊕ B0 ⋅ (a < b) 1 0
数据比较器
A3 B3 A3＞B3 A3＜B3 A3＝B3 A3＝B3 A3＝B3 A3＝B3 A3＝B3 A3＝B3 A3＝B3
四位二进制数比较器的真值表
比较输入
输出
A2 B2 ×
A1 B1 ×
A0 B0 ×
A＞B 1
A＜B 0
×
×
×
0
1
A2＞B2
×
×
1
0
A2＜B2
×
×
0
1
A2＝B2
A1＞B1
×
1
0
A2＝B2
进行比较，所以对于单元6而言，当 A19~23=B19~23 时，输出端FA>B和FA<B 的输出是0还是1无关紧要的。
A<B
B3 B2 B1 B0 A>B A3 A2 A1 A0 A=B
74LS85 6
FA>B
FA=B
FA<B
总输出
当单元1出现相等情况时，单元6 将自动选择单元2进行比较，并 依次比较下去。最低位单元（单 元5）的接法则不同，它的3个输 出端分别接至单元6的相应的控 制输入端，而控制输入端A>B和 A<B接0，而A=B必须接1，以保 证在A=B时，单元6的FA=B有输出
F A< B
F A =B A>B
74LS85 A < B
A =B
B15 A15 B14 A14 B13 A13 B12 A12
B11 A11 B10 A10 B 9 A 9 B 8 A 8
F A>B F A< B
74LS85
F A =B A>B A< B
A =B “ 1”
B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0
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数值比较器的定义及功能
在数字系统中，特别是在计算机中都具有运算功能，一种简单的运算就是比较两个数Ａ和Ｂ的大小。
数值比较器就是对两数Ａ、Ｂ进行比较，以判断其大小的逻辑电路。
比较结果有Ａ＞Ｂ、Ａ＜Ｂ以及Ａ＝Ｂ三种情况。
1.１位数值比较器
１位数值比较器是多位比较器的基础。
当Ａ和Ｂ都是１位数时，它们只能取０或１两种值，由此可写出１位数值比较器的真值表：
由真值表得到如下逻辑表达式：
由以上逻辑表达式可画出如下图所示的逻辑电路。
实际应用中，可根据具体情况选用逻辑门。
2.两位数值比较器
现在分析比较两位数字A1A0和B1B0的情况。
利用1位比较器的结果，可以列出简化的真值表如下：
为了减少符号的种类，不再使用字母Ｌ，而以（A i＞B i）、（A i＜B i）、（A i＝B i）直接表示逻辑函数。
可以由真值表对两位比较器作如下简要概述。
当高位（A1、B1）不相等时，无需比较低位（A0、B0），两个数的比较结果就是高位比较的结果。
当高位相等时，两数的比较结果由低位比较的结果决定。
由真值表可以写出如下逻辑表达式：
根据表达式画出逻辑图：
电路利用了１位数值比较器的输出作为中间结果。
它所依据的原理是，如果两位数A1A0和B1B0的高位不相等，则高位比较结果就是两
数比较结果，与低位无关。
这时，由于中间函数（A1＝B1）＝０，使与门G1、G2、G3均封锁，而或门都打开，低位比较结果不能影响或门
，高位比较结果则从或门直接输出。
如果高位相等，即（A1＝B1）＝１,使与门G1、G2、G3均打开，同时由（A1＞B1）＝０和（A1＜B1）＝０作用，或门也打开，低位的比较结果直接送达输出端，即低位的比较结果决定两数谁大、谁小或者相等。