Сумматоры — это комбинационные устройства, предназначенные для сложения чисел. Сумматорами называют логические устройства, выполняющие арифметические суммирование кодов двоичного числа. Символическое изображение одноразрядного двоичного сумматора показано на рис.10.29. Сумматор имеет три входа, где 
- слагаемые одинакового разряда,
– слагаемое переноса; на выходе формируется
– сумма cлагаемых и
– слагаемое переноса в старший разряд.
Функционирование однозарядного сумматора показано в таблице, приведённой на рис.10.30. В этом случае при сложении слагаемых используется перевод десятичных чисел в двоичные числа.
Pиc.10.29. Символическое изображение одноразрядного двоичного сумматора
Рассмотрим пример:
При сложении слагаемых или 0+1+0 получается десятичное число 1. Такому числу соответствует двоичное число 01, при этом
Аналогично, 1+1+0 = 2, которому соответствует двоичное число 10, при этом
. При сложении чисел 1+1+1 = 3, которому соответствует двоичное число 11, при этом
и так далее.
Сумматоры могут быть последовательного и параллельного действия. В сумматорах последовательного действия коды двоичных чисел вводятся в последовательной форме слагаемое за слагаемым, начиная с младшего разряда.
На рис.10.31 изображена схема сумматора последовательного действия, предназначенного для суммирования четырёхразрядных двоичных чисел. Сумматор построен на трёх регистрах сдвига, D-триггере и на одноразрядном сумматоре.
Рис.10.30. Таблица функционирования одноразрядного сумматора
Рис.10.31. Схема сумматора последовательного действия
Функционирование сумматора приведено в таблице рис.10.32, где слагаемое pi для первого разряда всегда равно нулю.
Рис.10.32. Таблица функционирования сумматора
Для ускорения операции сложения используются сумматоры параллельного действия, которые состоят из нескольких однозарядных сумматоров. В таких сумматорах слагаемые
поступают одновременно на соответствующие входы однозарядных сумматоров, при этом каждый из однозарядных сумматоров формирует на своих выходах суммы соответствующих разрядов и слагаемые переноса, передаваемых на входы старших разрядов. Схема четырёхразрядного сумматора параллельного действия приведена на рис.10.33.
Рис.10.33. Схема четырёхразрядного сумматора параллельного действия
- 5 Компенсационный резистор в схеме сумматора
- 6 Симуляция работы сумматора на ОУ в Proteus
- 6.1 Симуляция инвертирующего сумматора
- 6.2 Симуляция неинвертирующего сумматора
- 7 АЧХ и ФЧХ сумматора
- 8 Сравнение неинвертирующих сумматоров
- 9 Плюсы и минусы инвертирующего и неинвертирующего сумматора
- 10 Применение аналогового сумматора
Что такое сумматор
В общем смысле слова, сумматор – это какое-либо устройство, которое что-либо суммирует и выдает на выходе сумму этих воздействий. Сумматор можно представить в виде какого-либо неизвестного нам ящика, на который поступает входные воздействия и на выходе такого ящика выдается их сумма.
В электронике сумматоры делятся на две группы:
- сумматоры аналоговых сигналов
- сумматоры цифровых сигналов
В этой статье мы будем разбирать аналоговые сумматоры.
Аналоговый сумматор
Многие помнят осциллограмму постоянного напряжения.
Если, допустим, цена нашего квадратика 1 В, то на данной картинке мы видим постоянное напряжение амплитудой в 1 В. Суммировать постоянное напряжение – одно удовольствие. Для этого достаточно сложить амплитуды этих сигналов в любой момент времени.
На рисунке ниже мы видим два сигнала A и B и сумму этих сигналов: A+B. Если сигнал A = 2 В, сигнал B = 1 В, то сумма этих сигналов составит 3 В.
Все то же самое касается и сигналов с отрицательной полярностью.
При сложении сигналов с равной амплитудой, но разной полярности, в сумме получаем 0. То есть эти два сигнала взаимно себя скомпенсировали: 1 +(-1)=0. Все становится намного веселее, если мы начинаем складывать сигналы, которые меняются во времени, то есть переменные сигналы. Они могут быть как периодические, так и непериодические.
Рассмотрим самый простой пример. Есть два синусоидальных сигнала с одинаковыми амплитудами, частотами и фазами. Подадим их на сумматор. Что получится в итоге?
Получим синусоиду с амплитудой в два раза больше. Как вообще она получилась? Вычисления производятся довольно просто. Каждая точка синусоиды A+B – это сложение точек в одинаковый момент времени синусоид А и B. Для наглядности взяли 3 точки: t1 , t2 и t3 .
В момент времени t1 у нас амплитуда сигнала А была равна 1 В, амплитуда сигнала В тоже 1 В.
В сумме их результат в момент времени t1 будет равен 2 В, что мы и видим на сигнале A+B
В момент времени t2 амплитуда сигнала A была 0 В, амплитуда сигнала В тоже 0 В. Как нетрудно догадаться, 0+0=0, что мы и видим на сигнале A+B в момент времени t2 .
Ну а в момент времени t3 амплитуда сигнала А = -1 В, амплитуда сигнала В = -1 В, в результате их сумма -1+(-1) = – 2 В, что мы как раз и видим на синусоиде А+B в момент времени t3 . Отсюда вывод: для сложения сигналов надо суммировать амплитуды сигналов в одинаковые моменты времени.
Если сместить фазу одного из сигналов на 180 градусов, относительно другого, а амплитуды и частоты сигналов оставить без изменения, то чему будет равняться их сумма? Сместим второй сигнал на 180 градусов и суммируем их амплитуды в каждый момент времени. Сумма будет равняться нулю, что и видно на рисунке ниже.
Сложение двух сигналов в Proteus
Если надо сложить в теории два каких-нибудь два сложных сигнала с разными фазами, амплитудами, частотами, то проще всего прибегнуть к различным симуляторам.
Один из них – это Proteus. С помощью него можно сложить два любых сигнала и посмотреть их сумму.
Для этого надо выбрать синусоидальный генератор.
Затем виртуальный осциллограф.
Собрать схему.
Задать параметры генератору.
Теперь можно сложить два синусоидальных сигнала с одинаковыми амплитудами, фазами и частотами.
Прописать амплитуду и частоту каждого сигнала и нажать "пуск".
Нажать правой кнопкой мыши на виртуальный осциллограф и нажать Digital Oscilloscope.
Для того, чтобы найти их сумму, достаточно нажать на кнопку A+B.
Получаем сумму двух сигналов.
В таком виртуальном осциллографе можно складывать любые два сигнала.
Источники:
- Всё об энергетике, электротехнике, электронике
- Студопедия
- studopedia.su
- Практическая электроника
- studopedia.net
- MirZnanii.com
- Код
Оставить комментарий: