6.7. Цифровые компараторы

Пусть заданы две совокупности переменных

Так как или или 1, то каждая из совокупностей переменных имеет по комбинаций значений. Для краткости такие совокупности значений переменных принято называть кодами, а величины разрядами кодов. Комбинационная схема, реализующая функцию где которая равна 1 только при для всех называется -разрядным цифровым компаратором, или схемой равнозначности кодов. Разряды равны только в том случае, если поэтому функция

принимает значение, равное 1, только при попарном равенстве всех одноименных разрядов кодов. На рис. показаны две схемы, реализующие функцию которые построены для на основании полученного выражения. Цифровой компаратор значительно упрощается при использовании ЛЭ сумма по модулю два с открытым коллекторным выходом (рис. 6.67.б), позволяющих реализовать функцию "монтажное И" для высоких уровней выходных сигналов ЛЭ.

На рис. 6.67, г показан стробируемый 4-разрядный компаратор, выполняющий функцию

где Е (Enable) - стробирующий сигнал. Сигнал управления можно использовать как для блокирования (выключения) функции сравнения, так и для каскадирования компараторов (рис. 6.67, д). На рис. 6.67, е изображен каскадируемый компаратор, полученный на основе схемы, показанной на рис. 6.67, б (при каскадировании выход одного компаратора подается на вход другого компаратора; таким способом последовательно можно соединять любое число компараторов).

Стробируемый -разрядный компаратор можно построить на демультиплексоре 1 -2 и мультиплексоре 2 - 1. На рис.

Рис. 6.67

6.67, ж изображена КС, описываемая функцией

где адресные сигналы каналов мультиплексора, адрес канала, этом основании легко показать, что КС выполняет функцию

т. е. КС представляет собою -разрядный стробируемый компаратор. Действительно, на основании свойств первичных термов и мкнтермов функция

что совпадает с общим определением цифрового компаратора.

Цифровые компараторы.

Выпускаемые в интегральном исполнении компараторы описываются функциями (6.14) при На рис. 6.68 представлены ИС:

559СК1 - 8-разрядный цифровой компаратор, выполняющий функцию

559СК2 - 6-разрядный цифровой компаратор с фиксацией результата сравнения в асинхронном потенциальном триггере, описываемый функциями

не по входам не по входам

Рис. 6.68.

Выходы цифровых компараторов с открытым коллектором облегчают их каскадирование. На рис. 6.69 показан -разрядный цифровой компаратор с фиксацией результата сравнения в триггере При значении сигнала загрузки выход т. е. получается обычный компаратор без фиксации результата.

Рис. 6.69

На рис. 6.70 приведены цифровые компараторы со стробирующим входом Е:

74LS518 - 8-разрядный компаратор с прямым открытым коллекторным выходом и внутренними резисторами на входах подключенными к питанию (знак указывает задание высокого уровня сигнала на входах);

74LS519 - 8-разрядный компаратор с прямым открытым коллекторным выходом;

74ALS520, 74ЛС11520 - 8-разрядные компараторы с инверсным выходом и внутренними резисторами на входах подключенными к питанию ,

74ЛХ5521, 74ALS688, 74ЛС11521 - 8-разрядные компараторы с инверсным выходом;

74ALS522 - 8-разрядный компаратор с инверсным открытым коллекторным выходом и внутренними резисторами на входах подключенными к питанию ,

74ALS689 - 8-разрядный компаратор с инверсным открытым коллекторным выходом.

Все перечисленные компараторы описываются функцией

где стробирующий сигнал.

Входы компараторов с внутренними резисторами можно подключать к переключателям, выключенному состоянию которых соответствует подача на входы уровня сигнала логической 1. Это позволяет не ставить на входах компаратора внешние резисторы.

(кликните для просмотра скана)

Для каскадирования компараторов с инверсными выходами можно использовать вход стробирования Пусть, например, два 8-разрядных компаратора в соответствии с (6.15) выполняют функции:

Тогда, положив получим:

Рассмотренному методу каскадирования цифровых компараторов соответствует схема с их последовательным включением в отличие от параллельного включения, показанного на рис. 6.69. Каскадирование компараторов осуществляется на основании соотношений: что дает схему с последовательным включением компараторов (рис. 6.71; Для каскадирования компараторов, имеющих прямой открытый коллекторный выход, можно использовать параллельное их включение, подобное показанному на рис. 6.69.

Рис. 6.71

Выпускаются ИС, содержащие цифровой компаратор и дешифратор, который включается только при равенстве кодов, подаваемых на компаратор, или компаратор и некоторые схемы, вырабатывающие дополнительные управляющие сигналы. На рис. 6.72 показаны такие -разрядный компаратор с управляемым дешифратором выполняющий функции

(АСК - Acknowledge - подтверждение);

Рис. 6.72

Рис. 6.73

74ALS29809 - 9-разрядный компаратор с управляющим сигналом подтверждения (АСК), выполняющий функции

Каскадирование ИС 74ALS29806 показано на рис. 6.73. Данная схема выполняет функции и

При каскадировании можно последовательно включать любое число ИС для увеличения разрядности сравниваемых кодов.