Mạch cộng 4 bit full adder ? Thiết kế mạch cộng 2 số 4 bit

Mạch cộng 4 bit full adder là gì ?

Một bộ cộng nhị phân 4 bit là một mạch điện tử cơ bản được sử dụng để thực hiện phép cộng. Bộ cộng nhận hai đầu vào 4 bit, A và B để tạo ra một đầu ra 4 bit, tổng cùng với một bit nhớ. Điều này có nghĩa là bạn có thể tính 1111 + 1111, sẽ cho kết quả 11110 (15 + 15 = 30). Không giống như bộ cộng nửa bit sử dụng một bộ cộng nửa bit và một bộ cộng đầy đủ, bộ cộng 4 bit sử dụng một bộ cộng nửa bit và 3 bộ cộng đầy đủ. Các cổng logic được sử dụng trong mạch này là XOR, AND, OR. Nếu bạn muốn xây dựng toàn bộ dự án, đây là các bước cần thiết.

1x ARDUINO UNO
2x Breadboard tiêu chuẩn
2x Công tắc DIP
2x Cổng XOR
2x Cổng AND
1x Cổng OR
5x LED
Dây nối

Thiết kế mạch cộng 2 số 4 bit

Mạch cộng cơ bản chỉ là một bộ cộng nửa bit. Nó bao gồm một cổng XOR và một cổng AND để cho ra đầu ra cơ bản với một bit nhớ. Cổng XOR là viết tắt của hoặc loại trừ. Trong một cổng OR thông thường, 0 và 0 bằng 0, 1 và 0 bằng 1, 1 và 1 bằng 1. Trong một cổng hoặc loại trừ, 0 và 0 bằng 0, 1 và 0 bằng 1, 1 và 1 bằng 0. Điều này rất quan trọng vì khi cộng 1 và 1 trong hệ nhị phân, bạn nhận được 10, vì vậy vị trí hàng đơn vị có giá trị 0, điều không thể thực hiện được với một cổng OR cơ bản.

Vì vậy, bây giờ, khi bạn cộng 1 và 0, bạn nhận được 1, nhưng đợi đã… Khi bạn cộng 1 và 1, bạn nhận được 0?? Điều đó không thể đúng! Để khắc phục điều đó, chúng ta cần có thể có 1 và 1 bằng 10. Chào mừng đến cổng AND. Như tên gọi, một cổng AND bằng 1 khi A = 1 VÀ B = 1. Nó được kết nối song song với cổng XOR và là bit nhớ, vì vậy khi bạn cộng 1 + 1, bạn CÓ THỂ nhận được 10!

Bước 1: Cách hoạt động

Vâng, vì vậy chúng ta có thể cộng 1 và 1, nhưng nếu chúng ta muốn cộng 11 và 11 thì sao, vấn đề là không có bit nhớ đầu vào trên bộ cộng thứ hai. Chúng ta cần một bộ cộng đầy đủ. Để tạo ra một bộ cộng đầy đủ, chúng ta phải sử dụng 2 cổng XOR, 2 cổng AND và một cổng OR. Mạch cho bộ cộng đầy đủ được hiển thị ở trên.

Thiết kế mạch cộng 2 số 4 bit

Bộ cộng đầy đủ hoạt động bằng cách đưa đầu vào A và B qua một cổng XOR, sau đó lấy đầu ra từ đó và XOR nó với Carry-in. Điều này sẽ cho bạn đầu ra bit. Để tạo ra Carry-out, bạn phải đưa A và B qua một cổng AND, và đưa đầu ra của cổng A XOR B và Carry-in qua một cổng AND nữa. Khi bạn đưa hai đầu ra đó vào một cổng OR, bạn sẽ nhận được một bit Carry-Out. Vì vậy, bây giờ chúng ta có thể kết hợp nhiều cái này lại và nhận được một máy tính.

Bây giờ, vì chúng ta đã biết logic đằng sau các bộ cộng nửa bit và bộ cộng đầy đủ, chúng ta sẵn sàng để tạo ra bộ cộng 4 bit. Ở trên, bạn có thể thấy sơ đồ mạch cho bộ cộng 4 bit. Bạn sẽ cần kết hợp 3 bộ cộng đầy đủ và một bộ cộng nửa bit để xây dựng bộ cộng 4 bit. Để kết nối tất cả các bộ cộng lại với nhau, bạn phải kết nối các carry-out với các carry-in theo cách xếp chồng. Vì vậy, carry-out của bộ cộng đầu tiên kết nối với carry-in của bộ cộng thứ hai và cứ tiếp tục như vậy.

Trong sơ đồ trên, các khối được ghi nhãn là A và B là các carry-in và các hình tròn được ghi nhãn là C và S là các carry-out.

Bước 2: Thêm bộ cộng nửa bit

Trong bước này, một bộ cộng nửa bit được thêm vào mạch

bộ cộng nửa bit

Các đầu vào A0, B0, A1, B1 được kết nối với các cổng XOR và AND, và đầu ra của các cổng này được kết nối với Cout

Các đầu vào được kết nối với cổng XOR được kết nối bằng dây nối màu xanh lá cây, và các đầu vào được kết nối với các cổng AND được kết nối bằng dây nối màu đỏ, trong khi đầu ra được kết nối với Cout bằng dây nối màu cam.

Bước 3: Thêm 3 bộ cộng đầy đủ

Sau khi thêm bộ cộng nửa bit, bây giờ thêm ba bộ cộng đầy đủ. Bắt đầu bằng cách thêm bộ cộng đầy đủ đầu tiên. Đối với bộ cộng đầy đủ đầu tiên, nó sử dụng bit nhớ từ bộ cộng nửa bit để làm đầu vào nhớ. Tương tự, thêm hai bộ cộng khác để hoàn thành mạch như được giải thích trong sơ đồ mạch.

3 bộ cộng đầy đủ