06-2加法运算和减法运算电路解读
加减法运算电路设计
电子课程设——加减法运算电路设计￥学院：电信息工程学院;专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：闫晓梅2014年12月 19日加减法运算电路设计一、设计任务与要求#1.设计一个4位并行加减法运算电路，输入数为一位十进制数，2.作减法运算时被减数要大于或等于减数。
灯组成的七段式数码管显示置入的待运算的两个数，按键控制运算模式，运算完毕，所得结果亦用数码管显示。
4.系统所用5V电源自行设计。
二、总体框图1.电路原理方框图：%图2-1二进制加减运算原理框图2.分析：如图1-1所示，第一步置入两个四位二进制数（要求置入的数小于1010），如（1001）2和（0111）2，同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数9和7；第二步通过开关选择运算方式加或者减；第三步，若选择加运算方式，所置数送入加法运算电路进行运算，同理若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算；第四步，前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。
例如：若选择加法运算方式，则（1001）2+（0111）2=（10000）2十进制9+7=16，并在七段译码显示器上显示16；若选择减法运算方式，则（1001）2-（0111）2=（00010）2十进制9-7=2，并在七段译码显示器上显示02。
三、选择器件~1.器件种类：}^表3-12.重要器件简介：（1）[（2）. 4位二进制超前进位加法器74LS283：完成加法运算使用该器件。
1).74LS283 基本特性：供电电压：输出高电平电流：输出低电平电流： 8mA。
2).引脚图：图3-1引出端符号:A1–A4 运算输入端B1–B4 运算输入端《C0 进位输入端∑1–∑4 和输出端C4 进位输出端3）.逻辑符号:图3-2 4).内部原理图：-图3-3 5）.功能表：表3-2（3）异或门：74LS861).引脚图： 2）.逻辑符号：、图3-4 图3-53）. 逻辑图：图3-6·4）.真值表：表3-3分析：异或：当AB不相同时, 结果才会发生。
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
减法运算电路
减法运算电路减法运算电路有四种： 1、单运放减法电路。
2、差分输入组态电路。
在满足 21R R=[]121i i f o U U R R U -=fR R =3方法一：依据法则列出fI I =1 分别求出 ?=-U 根据+-=U U32I I = ?=+U 得 出 o U 与输入量的关系方法二：由迭加原理求出-U 和+U⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-=+++=-f o i o f i f fR U R U R U R R R U R R R U 111111 f R R R //1=-222323R UR U R R R U i i ⋅=+=++ 32//R R R =+ +-=U U1122R UR R U R R R U i f i f o ⋅-⋅⋅=∴-+ （可推广的例子）当两输入端外电路平衡时，+-=R R ，则2122i f i f o U R R U R R U -=当fR R R ==21时， 则12i i o U U U -=3、加减混合运算电路 特点： 加量从同相端加入减量从反相端加入 依据：0==+-i I U U方法一：依据法则列出方程 fI I I =+21 然后求解??==+-U U543I I I =+ 寻找出o U 与输入量的关系方法二：利用迭加原理分别得到+-U U .或直接由推广式得出：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⋅=-+22114433R U R U R R U R U R R R U i i f i i f o（521542////////R R R R R R R R ==-+）当两输入端外电路平衡时，.+-=R R 22114133i f i if i f i f o U R R U R R U R R U R R U --+=当fR R R R R R =====54321时，[]21431i i i i fo U U U U R R U --+=当fR R =1时，1234i I i i o U U U U U --+= （实现了加减混合运算）4、双运放减法电路 特点： 由两级运放组成第一级的输出为第二级的一个输入信号42211111i i f i f o U U R R U R R U =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=22211142332442332i f i f f i f i f i f o U R R U R R R R U R R U R R U R R U 可见，加减混合运算亦可由两级反相求和电路来完成。
减法运算电路图
同加法运算一样，减法运算可采用减法器来实现。
半减器和全减器的设计方法和步骤与设计加法器相同。
实用上，为了简化系统结构，通常不另外设计减法器，而是将减法运算变为加法运算来处理，使运算器既能实现加法运算，又可实现减法运算。
一般采用加补码的方法代替减法运算，下面先来介绍这种方法的原理。
1.反码和补码这里只讨论数值码，即数码中不包括符号位。
以前应用的自然二进制码称为原码，所谓反码就是将原码中的所有0变为1，所有1变为0后的代码。
观察如下几组原码与反码之间的关系。
显然，每组反码都是从1111中减去原码的结果，所以，可得如下反码与原码的一般关系式：Ｎ反＝（2n－1）－Ｎ原其中Ｎ等于数码的位数。
定义补码为：Ｎ补＝2n－Ｎ原于是，便可得到补码和反码的关系式：Ｎ补＝Ｎ反＋1由以上分析可知，一个数的反码可将原码经反相器获得，而由反码加1就可得到补码。
2.由加补码完成减法运算由反码与原码的一般关系式可得两数Ａ、Ｂ相减的表达式：上式表明Ａ减Ｂ可由Ａ加Ｂ的补码并减2n完成。
下图为４位减法运算电路图：由４个反相器将B的各位反相（求反），并将进位输入端C-1接逻辑1以实现加1，由此求得Ｂ的补码。
显然，只能由高位的进位信号与2n相减。
当最高位的进位信号为1（2n）时，它们的差为0；最高位的进位信号为0时，它与2n相减所得的差为1，同时还应发出借位信号。
因此，只要将最高位的进位信号反相即实现了减2n的运算，反相器的输出Ｖ为1时需要借位，故Ｖ为借位信号。
下面分两种情况分析减法运算过程。
（1）Ａ－Ｂ≥0的情况。
设Ａ＝0101，Ｂ＝0001。
求补相加演算过程如下：直接作减法演算，则有比较两种运算结果，它们完全相同。
在Ａ－Ｂ≥0时，所得的差就是差的原码，借位信号为0。
（2）Ａ－Ｂ＜0的情况。
设Ａ＝0001，Ｂ＝0101。
求补相加演算过程如下：直接作减法运算，则有：比较两种运算结果可知，前者正好是后者的绝对值的补码，借位信号Ｖ为1时表示差为负数，Ｖ为0时差为正数。
加法运算电路
中文摘要加法运算电路时一种通过数字运算实现加法的运算。
为了更好的实现加法器的功能，本次试验实现的是俩位十进制数相加，最多能实现15加15的加法电路。
由五部分组成键盘及编码电路、加数寄存器A和被加数寄存器B、加法运算电路、4bit二进制码加法的BCD 调整通过按键控制。
主要组成部分有数字输入与控制寄存电路74LS系列利用两块74LS194寄存器并行输入两个数据A3A2A1A0、B3B2B1B074LS283加法器中进行加法运算。
进行bcd码调整，最后显示结果。
由两异或门两与门和一或门组成全加器，可实现一位二进制加逻辑运算，四位二进制数并行相加的逻辑运算可采用四个全加器串行进位的方式来实现，将低位的进位输出信号接到高位的进位输入端，四个全加器依次串行连接，并将最低位的进位输入端接逻辑“0”，就组成了一个可实现四位二进制数并行相加的逻辑电路。
关键词加法运算电路，寄存器，加法器，二进制目录课程设计任务书.................................................................................................................错误！未定义书签。
中文摘要 (I)1 设计任务描述 (1)1.1设计题目：加法运算电路： (1)1.2 设计要求 (1)1.2.1 设计目的 (1)1.2.2 基本要求 (1)1.2.3 发挥部分 (1)2设计思路 (2)3设计方框图 (3)4各部分电路设计及参数计算 (4)4.1键盘设计电路 (4)4.2寄存器电路 (5)4.2.1寄存器74LS194N电路设计及工作原理 (5)4.3加法器工作原理 (6)4.4译码显示电路 (7)4.4.1 译码显示电路的连接 (7)4.4.2 译码显示电路的工作原理 (7)5工作过程分析 (8)5.1加法工作过程 (8)6元器件清单 (12)7主要元器件介绍 (13)7.110-4线BCD优先编码器74147 (13)7.1.1引脚图 (13)7.1.2功能表 (13)7.1.3 功能介绍 (14)7.2 寄存器74LS194N (14)7.2.1引脚图 (14)7.2.2 功能表 (14)7.3.3 功能介绍 (15)7.4 加法器74S283N (15)7.4.1 引脚图 (15)7.4.2 功能表 (16)7.4.3 功能介绍 (16)小结 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 A1 逻辑电路图 (20)1 设计任务描述1.1设计题目：加法运算电路：1.2设计要求1.2.1 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）熟悉集成电路的使用方法。
减法器工作原理
减法器工作原理
减法器是一种常见的电子元件，它在数字电路中起着非常重要的作用。
在数字
系统中，减法器用于实现数字的减法运算，其工作原理是通过电子元件的组合来实现数字的减法运算。
本文将介绍减法器的工作原理及其在数字系统中的应用。
首先，我们来了解一下减法器的基本结构。
减法器通常由几个门电路组成，其
中包括异或门、与门和或门。
这些门电路通过逻辑运算来实现数字的减法运算。
在减法器中，两个输入信号分别表示被减数和减数，输出信号表示它们的差值。
减法器的工作原理可以通过一个简单的例子来说明。
假设我们要计算5-3的结果，其中5表示被减数，3表示减数。
在减法器中，5和3分别通过二进制编码转
换成0101和0011。
然后，这两个二进制数通过减法器进行逻辑运算，得到的结果
是0010，即2。
这就是减法器的工作原理，通过逻辑运算实现数字的减法运算。
减法器在数字系统中有着广泛的应用。
它可以用于实现各种数字运算，如减法、减法溢出检测等。
此外，减法器还可以用于构建更复杂的数字系统，如加减器、比较器等。
在计算机系统中，减法器也扮演着非常重要的角色，它是实现数字运算的基本组成部分之一。
总之，减法器是一种常见的电子元件，它通过逻辑运算实现数字的减法运算。
减法器的工作原理是通过门电路的组合来实现数字的减法运算。
在数字系统中，减法器有着广泛的应用，它可以用于实现各种数字运算，并且是构建数字系统的基本组成部分之一。
希望通过本文的介绍，读者对减法器的工作原理有了更深入的了解。
减法电路原理
减法电路原理
减法电路是一种基本的电子电路，用于将两个输入信号相减得到一个输出信号。
它可以被用于很多不同的应用，比如计算机算术运算、数据传输和信号处理等领域。
减法电路的实现方式主要有两种：串行减法电路和并行减法电路。
串行减法电路通过一个比较器实现。
比较器可以将两个输入信号进行比较，并根据比较结果输出一个比特位。
串行减法电路会将两个输入信号逐位进行比较，然后将结果输出到下一个比较器。
这样，最终输出的信号就是两个输入信号相减的结果。
并行减法电路则是同时对两个输入信号的各个比特位进行相减。
而且，并行减法电路还可以使用逻辑门（如XOR门、AND门）来实现相减操作。
通过逻辑门的组合，可以实现多个比特位的相减，从而得到最终的输出信号。
减法电路的设计需要考虑一些重要的因素，比如输入信号的幅值范围、运算精度要求和抗干扰能力等。
在选择实际的电子元器件时，需要考虑它们的性能参数，比如速度、功耗和成本等。
总而言之，减法电路是一种常见且重要的电子电路，它可以通过串行或并行的方式实现。
设计和选择合适的电子元器件对于实现减法电路的性能和可靠性至关重要。
减法运算电路
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
2） 同相加法运算电路
图4-11 同相加法运算电路
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
（2）减法运算电路
图 412 减 法 运 算 电 路
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
二、其它方面的应用
1．电压比较器 （1）基本电路
图4-13 电压比较器
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
作业： 1、画出集成运放电路组成的加法器、 减法器电路图。并证明输入电压与输出 电压的关系式。 2、画出输出电压Uo与输入电压Ui符合 下列关系的运放电路图；（1） Uo/Ui=-1；（2）Uo/Ui=15；（3） Uo/（Ui1+Ui2+Ui3）=-20。
加减运算放大的仿真研究一集成运放的线性应用二运算电路1加法运算电路反相加法运算电路图410反相加法运算电路电路输出电压
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
一、集成运放的线性应用
（二）运算电路
1．加法运算电路和减法运算电路
（1）加法运算电路 1） 反相加法运算电路
图4-10 反相加法运算电路
电路输出电压： uO [( Rf / R1 )uI1 (Rf / R2 )uI2 ]
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
可见，输出电压与输入电压反相，且uo是两输入信号加权后的负值相加，故称反相
加法器。
若取， R1 R2 则
uO (Rf / R1 )(uI1 uI2 )
若取，Rf R1 R2 则， uO (uI1 uI2 )
电路成为反相加法器。
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
基本运算电路
u
uO = uO1 + uO2
= Rf / R1( uI2 uI1 )
减法运算实际是差动电路
uo = Rf /R1( uI2 uI1 )
若四个电阻均相同，则 uo = uI2 uI1
4．三运放差动放大电路
测量放大器(或仪用放大器) 同相输入 uO1 差动输入
uI
例7 开关延迟电路
电子开关
O 3V uO 6V O
t
1 ms
us
t
当 uO 6 V 时 S 闭合，
UI t6V uO R1C f 3t 6 4 8 10 5 10
O 3V
t
t 1 ms
例 8 利用积分电路将方波变成三角波
10 nF
时间常数 = R1Cf = 0.1 ms
Δ
∞
uo +
Δ
第6章
集成运算放大器的应用
[例2] 求图示电路中uo与uI1、uI2的关系。
(1 R2 / R1 ) uI1
R2 R1 R1 uo (1 )uI1 (1 )uI2 R1 R2 R2 R1 (1 )(uI2 uI1 ) R2
[例3]差动运算电路的设计
i1 i f u1 R1
1 Rf C f R1 R1
1
t
0
i f dt
u
Rf t 1 u i dt u i 0 u i dt R1 C f R1 0
t
当输入电压为一恒定Ui值时，输出电压为
Rf 1 u o Ui R C f R1 1 R U f t 0 U i dt i R1 R1C f
基本运算电路的原理和应用
基本运算电路的原理和应用1. 概述基本运算电路是电子电路中最基础、常见的电路之一。
它们能够实现各种基本的数学运算和逻辑操作，广泛应用于各种电子设备和系统中。
本文将介绍三种常见的基本运算电路：加法器、减法器和乘法器，并讨论它们的原理和应用。
2. 加法器加法器是最基本的运算电路之一，用于将两个二进制数字相加。
常见的加法器有半加器、全加器和Ripple Carry Adder。
2.1 半加器半加器是最简单的加法器，用于实现两个二进制位的加法运算。
它有两个输入：两个待相加的二进制位a和b，以及两个输出：和位s和进位位c_out。
半加器的真值表如下：a b s c_out0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 12.2 全加器全加器是半加器的扩展，用于实现三个二进制位的加法运算。
除了输入位a和b之外，全加器还有一个输入位c_in，表示进位信号。
全加器的真值表如下：a b c_in s c_out0 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 12.3 Ripple Carry AdderRipple Carry Adder是多个全加器的级联组合，用于实现多位数的加法运算。
它通过将进位位c_out连接到下一个全加器的c_in端，从而实现进位的传递。
Ripple Carry Adder的优点是实现简单，但是由于进位的串行传递，速度较慢。
因此，在高速计算要求的情况下，通常采用更快速的加法器，如Carry Lookahead Adder或Kogge-Stone Adder。
3. 减法器减法器是实现两个二进制数字相减的运算电路。
它可以通过将减法转化为加法来实现。
常见的减法器有半减器和全减器。
3.1 半减器半减器用于实现两个二进制位的减法运算。
它有两个输入：被减数位a和减数位b，以及两个输出：差位d和借位位b_out。