Ví dụ: cùng với việc có thể cộng và trừ các số nhị phân, chúng ta cần có thể so sánh chúng và xác định xem giá trị của đầu vào A lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng giá trị ở đầu vào B, v.v. Bộ so sánh kỹ thuật số thực hiện điều này sử dụng một số cổng logic hoạt động dựa trên các nguyên tắc của Đại số Boolean . Có hai loại Bộ so sánh số chính có sẵn và những loại này.
- 1. Bộ so sánh đồng nhất – bộ so sánh đồn nhất là bộ so sánh kỹ thuật số chỉ có một đầu ra đầu ra cho khi A = B , A = B = 1 (CAO) hoặc A = B = 0 (THẤP)
- 2. Bộ so sánh độ lớn – Bộ so sánh độ lớn là bộ so sánh kỹ thuật số có ba đầu ra đầu ra, mỗi đầu ra cho bằng nhau, A = B lớn hơn, A> B và nhỏ hơn A <B
Mục đích của Bộ so sánh kỹ thuật số là so sánh một tập hợp các biến hoặc số chưa biết, ví dụ A (A1, A2, A3,…. An, v.v.) với một giá trị không đổi hoặc không xác định như B (B1, B2, B3 ,…. Bn, v.v.) và tạo ra một điều kiện đầu ra hoặc cờ tùy thuộc vào kết quả của phép so sánh. Ví dụ, một bộ so sánh độ lớn của hai đầu vào 1 bit, ( A và B ) sẽ tạo ra ba điều kiện đầu ra sau đây khi so sánh với nhau.
Có nghĩa là: A lớn hơn B , A bằng B , hoặc A nhỏ hơn B
Điều này rất hữu ích nếu chúng ta muốn so sánh hai biến và muốn tạo ra một đầu ra khi đạt được bất kỳ điều kiện nào trong ba điều kiện trên. Ví dụ, tạo ra một đầu ra từ bộ đếm khi đạt đến một số đếm nhất định. Hãy xem xét bộ so sánh 1-bit đơn giản bên dưới.
Bộ so sánh kỹ thuật số 1 bit
Sau đó, hoạt động của bộ so sánh kỹ thuật số 1 bit được đưa ra trong Bảng Sự thật sau.
Bảng thực trị Bộ so sánh kỹ thuật số
| Đầu vào | Kết quả đầu ra | |||
| B | A | A> B | A = B | A <B |
| 1 | ||||
| 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | 1 | ||
Bạn có thể nhận thấy hai đặc điểm khác biệt về bộ so sánh từ bảng sự thật ở trên. Thứ nhất, mạch không phân biệt giữa hai “0” hoặc hai “1” vì đầu ra A = B được tạo ra khi cả hai đều bằng nhau, A = B = “0” hoặc A = B = “1” . Thứ hai, điều kiện đầu ra cho A = B tương tự như điều kiện của cổng logic thường có sẵn, hàm Exclusive-NOR hoặc Ex-NOR (tương đương) trên mỗi n bit cho: Q = A ⊕ B
Các bộ so sánh kỹ thuật số thực sự sử dụng các cổng Exclusive-NOR trong thiết kế của chúng để so sánh các cặp bit tương ứng của chúng. Khi chúng tôi so sánh hai giá trị hoặc biến nhị phân hoặc BCD với nhau, chúng tôi đang so sánh “độ lớn” của những giá trị này, logic “0” với logic “1” là nguồn gốc của thuật ngữ Bộ so sánh độ lớn .
Cũng như so sánh các bit riêng lẻ, chúng ta có thể thiết kế bộ so sánh bit lớn hơn bằng cách xếp tầng n trong số này lại với nhau và tạo ra bộ so sánh n bit giống như chúng ta đã làm đối với bộ cộng n bit trong hướng dẫn trước. Bộ so sánh nhiều bit có thể được xây dựng để so sánh toàn bộ các từ nhị phân hoặc BCD để tạo ra kết quả đầu ra nếu một từ lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn từ kia.
Một ví dụ rất hay về điều này là Bộ so sánh độ lớn 4 bit . Ở đây, hai từ 4 bit (“nibbles”) được so sánh với nhau để tạo ra đầu ra có liên quan với một từ được kết nối với đầu vào A và từ còn lại được so sánh với kết nối với đầu vào B như hình dưới đây.
Bộ so sánh độ lớn 4 bit
Một số bộ so sánh kỹ thuật số có sẵn trên thị trường như bộ so sánh độ lớn 4 bit TTL 74LS85 hoặc CMOS 4063 có các thiết bị đầu cuối đầu vào bổ sung cho phép nhiều bộ so sánh riêng lẻ được “xếp tầng” với nhau để so sánh các từ lớn hơn 4 bit với bộ so sánh độ lớn của “n” -bit được sản xuất. Các đầu vào xếp tầng này được kết nối trực tiếp với các đầu ra tương ứng của bộ so sánh trước đó như được hiển thị để so sánh các từ 8, 16 hoặc thậm chí 32 bit.
Bộ so sánh từ – 8 bit
Khi so sánh các số nhị phân hoặc BCD lớn như ví dụ trên, để tiết kiệm thời gian, bộ so sánh bắt đầu bằng cách so sánh bit bậc cao nhất (MSB) trước. Nếu sự bình đẳng tồn tại, A = B thì nó sẽ so sánh bit thấp nhất tiếp theo và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi nó đạt đến bit bậc thấp nhất, (LSB). Nếu vẫn tồn tại bằng nhau thì hai số được xác định là bằng nhau.
Nếu bất bình đẳng được tìm thấy, A> B hoặc A <B , mối quan hệ giữa hai số được xác định và việc so sánh giữa bất kỳ bit thứ tự thấp hơn nào sẽ dừng lại. Bộ so sánh kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi trong các bộ chuyển đổi Analogue-to-Digital, (ADC) và Đơn vị logic số học (ALU) để thực hiện nhiều phép toán số học.
