¿Qué es un medio restador: circuito que usa puertas lógicas?

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En el campo de la electrónica, el concepto más crucial en el que trabaja cada componente es el “ Puertas lógicas “. Dado que el concepto de puertas lógicas se implementa en todas las funciones, como en circuitos integrados, sensores, propósitos de conmutación, microcontroladores y procesadores, propósitos de encriptación y desencriptación, y otros. Además de estos, existen amplias aplicaciones de Logic Gates. Hay muchos tipos de puertas lógicas, como sumador, sustractor, completo Sumador , Sustractor completo, medio sustractor y muchos otros. Entonces, este artículo proporciona información colectiva de medio circuito sustractor , tabla de verdad de medio resta y conceptos relacionados.

¿Qué es Half Subtractor?

Antes de pasar a discutir el medio resta, tenemos que saber la resta binaria. En la resta binaria, el proceso de resta es similar a la resta aritmética. En la resta aritmética se usa el sistema numérico de base 2, mientras que en la resta binaria, los números binarios se usan para la resta. Los términos resultantes se pueden denotar con la diferencia y pedir prestado.




El medio restador es el más esencial circuito lógico combinacional que se utiliza en Electrónica digital . Básicamente, este es un dispositivo electrónico o en otros términos, podemos decirlo como un circuito lógico. Este circuito se utiliza para realizar la resta de dos dígitos binarios. En el artículo anterior, ya hemos hablado los conceptos de medio sumador y circuito sumador completo que utiliza números binarios para el cálculo. De manera similar, el circuito de resta usa números binarios (0,1) para la resta. El circuito del medio restador se puede construir con dos puertas lógicas, a saber, puertas NAND y EX-OR . Este circuito da dos elementos, como la diferencia, así como los piden prestados.

Al igual que en la resta binaria, el dígito mayor es 1, podemos generar prestado mientras que el sustraendo 1 es superior al minuendo 0 y debido a esto, será necesario pedir prestado. El siguiente ejemplo da la resta binaria de dos bits binarios.



Primer dígito

Segundo dígito Diferencia Pedir prestado

0

000

1

01

0

011

1

110

0

En la resta anterior, los dos dígitos se pueden representar con A y B. Estos dos dígitos se pueden restar y dan los bits resultantes como diferencia y préstamo.

Cuando observamos las dos primeras filas y la cuarta, la diferencia entre estas filas, entonces la diferencia y el préstamo son similares porque el sustraendo es menor que el minuendo. De manera similar, cuando observamos la tercera fila, el valor del minuendo se resta del sustraendo. Entonces, la diferencia y los bits prestados son 1 porque el dígito del sustraendo es superior al dígito del minuendo.


Este circuito combinacional es una herramienta imprescindible para cualquier tipo de circuito digital conocer las posibles combinaciones de entradas y salidas. Por ejemplo, si el restador tiene dos entradas, las salidas resultantes serán cuatro. El o / p del medio restador se menciona en la siguiente tabla que significará el bit de diferencia y el bit prestado. La explicación de la tabla de verdad del circuito se puede hacer utilizando las puertas lógicas como la puerta lógica EX-OR y la operación de la puerta AND seguida de la puerta NOT.

Resolviendo la tabla de verdad usando K-Map se muestra a continuación.

medio resta k mapa

medio resta k mapa

los expresión de medio resta usando la tabla de verdad y el mapa K se puede derivar como

Diferencia (D) = ( x’y + xy ’)

= x ⊕ y
Pedir prestado (B) = x’y

Circuito lógico

los circuito lógico medio resta se puede explicar usando las puertas lógicas:

  • 1 puerta XOR
  • 1 NO puerta
  • 1 puerta Y

La representacion es

Circuito lógico de medio sustractor

Circuito lógico de medio sustractor

Diagrama de bloques de medio resta

El diagrama de bloques del medio restador se muestra arriba. Requiere dos entradas y también ofrece dos salidas. Aquí las entradas se representan con A&B y las salidas son Diferencia y Préstamo.

El circuito anterior se puede diseñar con puertas EX-OR y NAND. Aquí, la puerta NAND se puede construir usando puertas AND y NOT. Por lo tanto, necesitamos tres puertas lógicas para hacer medio circuito sustractor, a saber, la puerta EX-OR, la puerta NOT y la puerta NAND.

Una combinación de puerta Y y NO produce una puerta combinada diferente llamada Puerta NAND. La salida de la puerta Ex-OR será el bit de diferencia y la salida de la puerta NAND será el bit de préstamo para las mismas entradas A&B.

AND-Gate

La puerta AND es un tipo de puerta lógica digital con múltiples entradas y una sola salida y, según las combinaciones de entradas, realizará la conjunción lógica. Cuando todas las entradas de esta puerta son altas, entonces la salida será alta, de lo contrario la salida será baja. El diagrama lógico de la puerta AND con la tabla de verdad se muestra a continuación.

Y Mesa de puerta y verdad

Y Mesa de puerta y verdad

NO puerta

La puerta NOT es un tipo de puerta lógica digital con una sola entrada y, según la entrada, la salida se invertirá. Por ejemplo, cuando la entrada de la puerta NOT es alta, la salida será baja. El diagrama lógico de NOT-gate con la tabla de verdad se muestra a continuación. Al usar este tipo de puerta lógica, podemos ejecutar puertas NAND y NOR.

NO Puerta y tabla de la verdad

NO Puerta y tabla de la verdad

Puerta Ex-OR

La puerta Exclusive-OR o EX-OR es un tipo de puerta lógica digital con 2 entradas y salida única. El funcionamiento de esta puerta lógica depende de la puerta OR. Si alguna de las entradas de esta puerta es alta, entonces la salida de la puerta EX-OR será alta. El símbolo y la tabla de verdad del EX-OR se muestran a continuación.

Puerta XOR y mesa de la verdad

Puerta XOR y mesa de la verdad

Medio circuito sustractor usando la puerta Nand

El diseño del restador se puede realizar mediante usando puertas lógicas como la puerta NAND y la puerta Ex-OR. Para diseñar este circuito de medio resta, tenemos que conocer los dos conceptos, a saber, diferencia y préstamo.

Medio circuito sustractor usando puertas lógicas

Medio circuito sustractor usando la puerta Nand

Si monitoreamos con cautela, está bastante claro que la variedad de operaciones ejecutadas por este circuito está relacionada con precisión con la operación de la puerta EX-OR. Por lo tanto, podemos simplemente usar la puerta EX-OR para marcar la diferencia. De la misma manera, el préstamo producido por el circuito de medio sumador se puede obtener simplemente utilizando la combinación de puertas lógicas como AND-gate y NOT-gate.

Este HS también se puede diseñar usando puertas NOR donde se requieren 5 puertas NOR para la construcción. El medio restador del diagrama de circuito que usa puertas NOR se muestra como:

Medio sustractor usando puertas Nor

Medio sustractor usando puertas Nor

Mesa de la verdad

Primer bit

Segundo bit Diferencia

(Salida EX-OR)

Pedir prestado

(Salida NAND)

0

000
101

0

0

11

1

110

0

Código de banco de pruebas y VHDL

El código VHDL para medio restador se explica a continuación:

biblioteca IEEE

utilice IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL

utilice IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL

utilice IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL

entidad Half_Sub1 es

Puerto (a: en STD_LOGIC

b: en STD_LOGIC

HS_Diff: fuera STD_LOGIC

HS_Borrow: fuera STD_LOGIC)

final Half_Sub1

arquitectura El comportamiento de Half_Sub1 es

comenzar

HS_Diff<=a xor b

HS_Borrow<=(not a) and b

los código de banco de pruebas para HS se explica a continuación:

BIBLIOTECA IEEE

USE ieee.std_logic_1164.ALL

ENTIDAD HS_tb ES

FIN HS_tb

ARQUITECTURA HS_tb DE HS_tb ES

COMPONENTE HS

PUERTO (a: IN std_logic

b: EN std_logic

HS_Diff: FUERA std_logic

HS_Borrow: FUERA std_logic

)

COMPONENTE FINAL

señal a: std_logic: = '0'

señal b: std_logic: = '0'

señal HS_Diff: std_logic

señal HS_Borrow: std_logic

COMENZAR

nuevo: HS PORT MAP (

a => a,

b => b,

HS_Diff => HS_Diff,

HS_borrow => HS_borrow

)

stim_proc: proceso

comenzar

a<= ‘0’

b<= ‘0’

espera 30 ns

a<= ‘0’

b<= ‘1’

espera 30 ns

a<= ‘1’

b<= ‘0’

espera 30 ns

a<= ‘1’

b<= ‘1’

Espere

proceso finalizado

FIN

Sustractor completo con medio resta

Un sustractor completo es un dispositivo combinacional que opera la funcionalidad de resta usando dos bits y es minuendo y resta. El circuito considera el préstamo de la salida anterior y tiene tres entradas con dos salidas. Los tres insumos son el minuendo, el sustraendo y el insumo recibido del producto anterior que se pide prestado y los dos productos son la diferencia y el préstamo.

Diagrama lógico de resta completo

Diagrama lógico de resta completo

La tabla de la verdad para resta completo es

Entradas Salidas
X Y Yin FS_Diff FS_Borrow
00000
00111
01011
01101
10010
10100
11000
11111

Con la tabla de verdad anterior, a continuación se muestra el diagrama lógico y el diagrama de circuitos para la implementación del resta completo usando medios restadores:

Sustractor completo usando HS

Sustractor completo usando HS

Ventajas y limitaciones del medio restador

Las ventajas del medio restador son:

  • La implementación y construcción de este circuito es simple y fácil.
  • Este circuito consume energía mínima en el procesamiento de señales digitales
  • Las funcionalidades computacionales se pueden realizar a velocidades mejoradas.

Las limitaciones de este circuito combinacional son:

A pesar de que existen amplias aplicaciones de medio restador en muchas operaciones y funcionalidades, existen pocas limitaciones y esas son:

  • Los circuitos de medio restador no aceptarán 'Préstamo' de las salidas anteriores cuando este es el inconveniente crucial de este circuito.
  • Como muchas aplicaciones en tiempo real operan en la resta de una gran cantidad de bits, los dispositivos de medio restador no tienen ninguna capacidad para restar muchos bits.

Aplicaciones de Half Subtractor

Las aplicaciones de medio resta incluyen las siguientes.

  • El medio restador se usa para reducir la fuerza de las señales de audio o radio
  • Puede ser utilizado en amplificadores para reducir la distorsión del sonido
  • La mitad del restador es utilizado en ALU del procesador
  • Se puede usar para aumentar y disminuir operadores y también calcula las direcciones
  • La mitad del resta se usa para restar los números de columna menos significativos. Para la resta de números de varios dígitos, se puede utilizar para el LSB.

Por lo tanto, de la teoría del medio restador anterior, por fin, podemos cerrar que al usar este circuito podemos restar de un bit binario de otro para proporcionar las salidas como Diferencia y Préstamo. De manera similar, podemos diseñar medio restador usando el circuito de puertas NAND así como puertas NOR. Los otros conceptos por conocer son cuál es el código verilog medio restador y ¿cómo se puede dibujar el diagrama esquemático RTL?