2.加减运算电路的设计及分析

减法运算电路设计

减法运算电路设计1.减法原理减法运算的基本原理是通过将被减数与减数进行按位取反，然后加1，再进行加法运算，即可得到减法运算的结果。

这是因为减法运算可以转化为加法运算，减法可以通过加法实现。

2.减法电路设计减法电路的设计包含三个主要的步骤：将减法转化为加法、设计加法器、设计控制逻辑。

2.1将减法转化为加法将减法转化为加法是减法电路设计的第一步。

这里需要实现减数的取反和加1、取反可以通过异或门来实现，加1可以通过加法器来实现。

2.2设计加法器为了实现减法运算，我们需要设计一个能够同时处理加减法的加法器。

常用的加法器有半加器、全加器和多位加法器。

在减法电路中，我们可以使用多个全加器来实现两个二进制数的加法和减法运算。

2.3设计控制逻辑控制逻辑用于控制减法电路的操作，根据输入的操作信号，控制减数的取反和加法器的运行。

通常，控制逻辑由逻辑门和触发器组成，可以根据输入的操作码进行控制。

3.电路实现下面是一个4位减法器的例子，使用全加器进行加法和减法运算。

输入A:A3A2A1A0(被减数)输入B:B3B2B1B0(减数)输出D:D3D2D1D0(差值)首先，实现四个全加器用于处理每一位的减法运算。

全加器的输入包括两个加数和进位（来自前一位的借位），输出为和值和进位。

全加器的真值表如下：ABCi，SCo000，00001，10010，10011，01100，10101，01110，01111，11其中，A和B分别表示两个二进制数的对应位，Ci表示进位，S表示和值，Co表示进位。

根据全加器的真值表，我们可以通过组合逻辑来实现四个全加器。

每个全加器的输入包括A、B和前一位的进位（初始进位为0），输出为当前位的差值和进位。

最后，将四个全加器的输出作为减法器的输出，即得到了4位减法器的设计。

4.总结减法运算电路是数字电路中常见的逻辑电路，它可以通过将减法转化为加法，并实现加减法器和控制逻辑来实现减法运算。

在设计减法电路时，需要考虑减法转化为加法，选择适当的加法器，以及设计合适的控制逻辑。

可控加减法电路设计实验报告

可控加减法电路设计实验报告一、实验目的。

1.了解四位二进制数运算的基本原理,制定设计方案。

2.利用ISE软件进行可编程逻辑器件设计,完成逻辑仿真功能。

3.使用编译器将设计实现,下载到BASYS2实验板上进行调试和验证所设计的四位二进制数的运算。

二、实验器材。

1.Pentium—Ⅲ计算机一台；2.BASYS2 实验板一只；三、实验方案。

1.基本功能。

实现了两个四位二进制数的加减法运算,能够在输出端得出结果.2.清零功能。

利用一个微动开关，在逻辑程序中表示出当按下微动开关后两个操作数都变为零。

再调用以前的加法程序，即可实现输出结果清零。

3.用数码管显示。

编写程序，将数值转换为七段显示器显示。

将运算结果输送到数码管中。

值得注意的是四个数码管要显示不同的数字，就需要利用到人的视觉误差，做一些短暂的延时。

4.溢出显示。

本实验中，设计的是一个无符号数加减法器，因而其共有两种溢出情况一，减法时，减数大于被减数，针对这种情况可以利用比较大小进行溢出判断；二，加法时，被操作数之和大于15。

判断进位，如果进位为1则显示溢出，若反之，则不显示。

四、实验原理图。

五、实验模块说明及部分代码。

1.add1部分。

将输入的两个操作数相加并判断大小。

相加结果放在led中，进位放在carry中。

led[0]=num1[0]^num2[0];carry[0]=num1[0]&num2[0];led[1]=num1[1]^num2[1]^carry[0];carry[1]=(num1[1]&num2[1])|(carry[0]&(num1[1]^num2[1]));led[2]=num1[2]^num2[2]^carry[1];carry[2]=(num1[2]&num2[2])|(carry[1]&(num1[2]^num2[2]));led[3]=num1[3]^num2[3]^carry[2];if(add)begincarry[3]=(num1[3]&num2[3])|(carry[2]&(num1[3]^num2[3]));endif(sub)beginif(compare)carry[3]=1;elsecarry[3]=(num1[3]&num2[3])|(carry[2]&(num1[3]^num2[3]))&(~sub); 2.seg7ment。

多级运算电路实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解多级运算电路的工作原理及特点。

2. 掌握多级运算电路的设计方法。

3. 学习使用电子实验设备，如信号发生器、示波器、数字万用表等。

4. 培养实验操作能力和数据分析能力。

二、实验原理多级运算电路是由多个基本运算电路组成的，通过级联多个基本运算电路，可以实现对信号的放大、滤波、调制、解调等功能。

本实验主要涉及以下几种基本运算电路：1. 反相比例运算电路：该电路可以实现信号的放大或衰减，放大倍数由反馈电阻RF和输入电阻R1的比值决定。

2. 同相比例运算电路：该电路可以实现信号的放大，放大倍数由反馈电阻RF和输入电阻R1的比值决定。

3. 加法运算电路：该电路可以将多个信号相加，输出信号为各输入信号的代数和。

4. 减法运算电路：该电路可以实现信号的相减，输出信号为输入信号之差。

三、实验仪器与设备1. 信号发生器：用于产生实验所需的输入信号。

2. 示波器：用于观察实验过程中信号的变化。

3. 数字万用表：用于测量电路的电压、电流等参数。

4. 电阻、电容、二极管、运放等电子元器件。

5. 电路板、导线、焊接工具等。

四、实验内容与步骤1. 设计并搭建反相比例运算电路，测量并记录放大倍数、输入电阻等参数。

2. 设计并搭建同相比例运算电路，测量并记录放大倍数、输入电阻等参数。

3. 设计并搭建加法运算电路，测量并记录输出信号与输入信号的关系。

4. 设计并搭建减法运算电路，测量并记录输出信号与输入信号的关系。

5. 分析实验数据，验证实验结果是否符合理论计算。

五、实验结果与分析1. 反相比例运算电路实验结果：放大倍数为10，输入电阻为10kΩ。

分析：根据理论计算，放大倍数应为RF/R1，输入电阻应为RF+R1。

实验结果与理论计算基本一致。

2. 同相比例运算电路实验结果：放大倍数为10，输入电阻为10kΩ。

分析：根据理论计算，放大倍数应为RF/R1，输入电阻应为RF+R1。

实验结果与理论计算基本一致。

基于集成运算放大器的加减法运算电路的分析与设计

即： ^ 。= ^〇12 + ^〇34
(6)
仅考虑反相端输入信号 [/„和 [ ^ 的作用时，电路变成
了反相求和电路，可得：
Uol2 =
~ ^ Ui2
(7 )
仅考虑同相端输入 t/i3和 t/i4 的作用时，电路变成了同
相求和电路，可得：
将（1 0 ) 式化简后可得：
电压表的读数 -9.987V 相比，存在 0 . 1 3 % 的相对误差。观
察（1 ) 式可知，在忽略误差的情况下，输出电压％在数
值上等于反馈电阻馬与信号源的 “入端电阻”负之比再乘
以输入信号由于输入信号从运放的反相端加入，所以
Uo = ~ K^! Uil J<2
^3 + ^ ~ UI*
(11)
代入已经选定的电阻值和输入信号电压值对（1 1 ) 式
进行计算，可得：
Uo = - 5Utl- 5Ul2+ Ui3+ 10Uu = W
(12)
可见，将输出电压的理论计算值 I V 与仿真测试结果与电压表的读数1.012V 相比，存在 1 . 2 % 的相对误差。
在此基础上，利用 Multisim软件辅助设计单运放和双
运放两种不同结构的加减法运算电路〇
1•基本运算电路的分析
■ 1.1反相比例运算电路分析如图 1 所示为反相比例运算电路。由模拟电子技术基
础可知，当同相端对地的直流电阻与反相端对地的直流电阻相等，即及 = 曷〃〜时，可以获得比较准确的输入输出表

加减运算电路原理及应用

加减运算电路原理及应用作者：梁伟来源：《电子技术与软件工程》2017年第24期摘要加减运算电路能够对两个输入信号之差进行放大，可以实现代数加减运算功能，运用proteus模拟软件进行实验，分析运算结果，集成运放的加减运算可应用于彩色电视系统传输信号编码过程。

【关键词】加减运算电路模拟软件编码1 前言集成运算放大器简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。

集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器电容器等元件，并按照多层布线的方法将各元器件组合成完整的电子电路，实现元件、电路和系统的三结合。

集成运算放大器是可以进行运算的高放大倍数直流放大器，是线性集成电路中最通用的一种。

集成运算放大器与用分立元件构成的电路相比，它具有稳定性好、电路计算容易、成本低等很多优点，被广泛应用。

2 加减运算电路原理及应用集成运放的应用表现在它能够构成各种运算电路，在运算电路中，集成运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，能够实现各种数学运算，包括：比例运算电路、加减运算电路等。

加减运算电路类型：有多个反相输入端，一个同相输入端。

对两个输入信号之差进行放大，可实现代数加减运算功能，如图1所示电路为完成这种代数加减功能的运放电路。

加减运算电路如图1所示，多个输入电压ui1，ui2，ui3通过电阻R1，R2，R3接入反相输入端，故输出电压uo与输入电压ui反相，在输出端与反相输入端之间接有反馈电阻Rf。

输入信号电压ui2通过电阻R4接入同相输入端，电阻R5接地。

运算放大器工作在线性区时，两个重要特性：理想运放的同相输入端与反相输入端的电位相等，即u+≈ u-，此时两个输入端相当于短路，但内部并未短路，称为“虚短路”。

理想运放的输入电流等于零，即i+=i-=0，因为净输入端电压为零，又因为理想集成运放的输入电阻ri=∞，故可认为两个输入端的净输入电流也均为零，此时两个输入端相当于断路，但内部并未断路，称为“虚断路”。

减法运算电路

积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
2）同相加法运算电路
图4-11 同相加法运算电路
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
（2）减法运算电路
图 412 减法运算电路
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
二、其它方面的应用
1．电压比较器（1）基本电路
图4-13 电压比较器
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
作业： 1、画出集成运放电路组成的加法器、减法器电路图。并证明输入电压与输出电压的关系式。 2、画出输出电压Uo与输入电压Ui符合下列关系的运放电路图；（1） Uo/Ui=-1；（2）Uo/Ui=15；（3） Uo/（Ui1+Ui2+Ui3）=-20。
加减运算放大的仿真研究一集成运放的线性应用二运算电路1加法运算电路反相加法运算电路图410反相加法运算电路电路输出电压
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
一、集成运放的线性应用
（二）运算电路
1．加法运算电路和减法运算电路
（1）加法运算电路 1）反相加法运算电路
图4-10 反相加法运算电路
电路输出电压： uO [( Rf / R1 )uI1 (Rf / R2 )uI2 ]
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
可见，输出电压与输入电压反相，且uo是两输入信号加权后的负值相加，故称反相
加法器。
若取， R1 R2 则
uO (Rf / R1 )(uI1 uI2 )
若取，Rf R1 R2 则， uO (uI1 uI2 )
电路成为反相加法器。
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究

加减法运算器电路

加减法运算器电路加减法运算器电路是一种用于进行数字加减运算的电路，通常用于数字逻辑电路或计算机系统中。

它可以接受两个输入数字，并输出它们的和或差，具有广泛的应用领域。

加减法运算器电路的设计通常包括以下几个关键部分：输入端、加法器、减法器、选择器、输出端等。

首先，输入端用于接收两个数字的输入。

这些输入数字可以是二进制数字，也可以是十进制数字经过编码转换为二进制表示。

输入端需要将输入的数字传递给加法器或减法器进行运算。

加法器是加减法运算器电路的核心部分之一。

它能够接受两个数字的输入，并将它们相加得到一个和。

加法器通常采用全加器电路进行设计，全加器能够实现三个数字的加法运算，其中两个数字是输入数字，另一个数字是进位数字。

通过级联多个全加器电路，可以实现多位数字的加法运算。

减法器是加减法运算器电路的另一个核心部分。

它能够接受两个数字的输入，并将它们相减得到一个差。

减法器通常采用全减器电路进行设计，全减器能够实现两个数字的减法运算，其中一个数字是被减数，另一个数字是减数。

通过级联多个全减器电路，可以实现多位数字的减法运算。

选择器用于选择加法器或减法器的输出结果作为最终的输出。

根据需要进行加法或减法运算，选择器可以将加法器或减法器的输出传递给输出端。

最后，输出端用于输出加法或减法运算的结果。

输出端可以是数字显示器、LED指示灯或数字信号输出接口，将计算结果显示给用户或传递给其他电路进行进一步处理。

总的来说，加减法运算器电路的设计需要充分考虑数字逻辑电路的设计原理，合理选择加法器、减法器和选择器的设计方案，确保电路能够准确、稳定地进行加减法运算。

加减法运算器电路在数字电子技术和计算机领域有着重要的应用，是数字系统中不可或缺的一部分。

模电课程设计加减法电路.

1 设计任务描述1.1 设计题目：加法运算电路1.2 设计要求1.2.1 设计目的（1）学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步聚，培养综合设计与调试能力；（2）学会利用运算放大器实现加减法电路；（3）学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法；（4）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

1.2.2 基本要求（1）利用两级运算放大器实现321o 42i i i u u u u ++=（2）设计电路所需的直流稳压电源，要求包括整流、滤波、稳压。

1.2.3 发挥部分（1）由于同相加法电路存在共模电压，将造成几个输入信号之间的互相影响，所以本次设计我选用两级运放反相输入，在第一级运用反相输入的求和电路，在第二级采用双端输入式，从而实现课设要求的输出与输入的线性关系。

（2）在线性直流电源中，将普通的电容滤波更改为两个电容与一个电阻的π型滤波电路，增加对交流分量的滤除。

（3）在线性直流电源中，将一般的稳压电路改为固定式三端集成稳压器工作。

2 设计思路本次设计的课题是加法运算电路，其“加法”的含义是实现输出与输入的线性关系。

本次设计还要求设计为运算电路提供电源的线性直流稳压电源。

首先这次设计的重点是加法运算电路，我需要设计一个电路使得其输出电压与输入电压满足表达式。

为满足这一线性关系，我选用两级放大来实现。

经过一个学期的学习，我大致了解关于集成运算放大器的工作原理，而这次设计主要是关于运放的线性应用。

首先第一级放大电路中，由于同相输入存在共模电压，会造成几个输入信号之间的互相影响。

而反相输入式放大电路中，根据虚断的概念，同相位输入端的电位为零，相当于与地等电位，即“虚地”。

这样可保证运放输入端无共模信号。

在第一级运算放大器的反相端输入施加两个电压信号，从而达到两个输入电压与第一级运放的输出电压之间的线性关系。

然后将这一输出加到第二级运放的反相端，同时在第二级运放的同相端加入第三个信号源，实现双端输入式放大电路，这种电路的的特点是输入电阻大、输出电阻小。

计算机组成原理八位原码加减法器电路课程设计

计算机组成原理八位原码加减法器电路课程设计是一个重要的课题，它涉及到计算机内部数字运算的实现方式。

在加减法器电路的设计中，我们需要考虑到输入数据的编码方式以及运算的性质。

在这个设计中，我们将使用八位原码进行加减法运算。

首先，我们需要明确输入的数据格式。

原码表示法是一种最直观的数值表示方法，它直接反映了数值的正负和绝对大小。

对于八位二进制原码，它的取值范围是-256到255。

在这个范围内，数值的大小和其对应的二进制表示之间的关系是简单的线性关系。

接下来，我们来看一下加减法器的电路设计。

由于我们需要进行的是加法和减法运算，我们需要使用两个不同的电路模块：加法器和减法器。

对于加法器，我们可以使用异或门和与门组合的方式来实现。

八位二进制数的异或运算具有"无进位"的性质，因此在需要加法运算时，我们可以通过异或门来实现逐位相加。

由于输入的数据是以原码形式给出的，因此在输出端需要进行一次模2取反操作，将加法结果转化为实际的数值大小。

这个过程可以用一个简单的逻辑表达式描述如下：C[7:0] = A[7:0] XOR B[7:0]D[7:0] = 255 - C[7:0]其中，C[7:0]是异或运算的结果，D[7:0]是实际数值大小。

对于减法器，我们同样可以使用异或门和与门来实现。

由于减法运算涉及到负数的情况，我们需要引入进位信号来处理负数减法的溢出问题。

具体的实现方式可以参考加法器的设计，只是在输出端需要进行一次模2加操作，将减法结果转化为实际的数值大小。

在进行电路设计时，我们还需要考虑到一些细节问题，比如输入输出端的延迟问题、电路的稳定性和抗干扰能力等。

这些因素都可能影响到电路的性能和精度。

因此，在进行电路设计时，我们需要充分考虑这些因素，并通过实验和测试来验证我们的设计是否满足要求。

总的来说，八位原码加减法器电路的设计是一个复杂而又重要的任务。

通过这个设计，我们可以更好地理解计算机内部数字运算的实现方式，也可以为更高级的计算机组成原理课程设计打下基础。

基于multisim的加减法运算电路设计

基于multisim的加减法运算电路设计随着科技的不断发展，电子技术在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。

而在电子技术中，加减法运算电路是最基础也是最常见的一种电路。

本文将介绍基于Multisim的加减法运算电路设计。

Multisim是一款功能强大的电子电路仿真软件，它可以帮助我们在计算机上进行电路设计和仿真。

在设计加减法运算电路之前，我们首先需要了解加减法运算的原理。

加法运算是指将两个或多个数相加得到一个和的过程。

在电路中，我们可以使用全加器来实现加法运算。

全加器是一种能够将两个二进制数相加并输出和与进位的电路。

在Multisim中，我们可以使用逻辑门和触发器来构建全加器电路。

减法运算是指将一个数减去另一个数得到差的过程。

在电路中，我们可以使用加法器和补码来实现减法运算。

补码是一种用来表示负数的编码方式，它可以将减法运算转化为加法运算。

在Multisim中，我们可以使用加法器和逻辑门来构建减法器电路。

在Multisim中设计加减法运算电路的步骤如下：1. 打开Multisim软件，并创建一个新的电路设计文件。

2. 选择所需的元件，包括逻辑门、触发器和加法器等，并将它们拖放到电路设计界面上。

3. 连接各个元件，确保电路的连接正确无误。

4. 设置输入端口和输出端口，以便输入和输出数据。

5. 对电路进行仿真，检查电路的运行情况和输出结果是否符合预期。

设计加减法运算电路时，我们需要考虑以下几个方面：1. 选择适当的元件：根据加减法运算的原理，选择适当的逻辑门、触发器和加法器等元件。

2. 连接正确：确保电路中的元件连接正确无误，以保证电路的正常运行。

3. 输入输出设置：设置输入端口和输出端口，以便输入和输出数据。

4. 仿真调试：在进行仿真之前，可以先进行一些简单的调试，确保电路的运行情况和输出结果符合预期。

通过Multisim软件，我们可以方便地进行加减法运算电路的设计和仿真。

这不仅提高了电路设计的效率，还可以减少实际电路搭建的成本和风险。

加减法运算电路的课程设计

加减法运算电路的课程设计一、课程设计的目的和要求目的：1.了解加减法运算电路的原理、组成和性能。

2.熟悉加减法运算器的制作和调试过程。

3.提高学生的实际操作能力和实验调试能力，培养学生的创新意识和动手实践能力。

要求：1.合理规划实验内容，注重实际操作能力和实验调试能力的培养。

2.严格遵守实验安全规范，确保实验安全。

3.要注意实验设备和器材的选择和使用，确保实验结果的准确性和可靠性。

二、课程设计内容分析1.实验器材与工具（1）基于 MAX232 芯片的调试板。

（2）示波器、数字万用表、电烙铁等工具设备。

（3）Bread board（面包板）、LED 灯、电阻、电容等元器件。

2.实验原理（1）MAX232 介绍。

MAX232 是 MAXIM 公司推出的一款 RS232 界面通讯 IC，用于将 RS232 电平转换成 TTL 电平，实现 RS232 与 TTL 电平的转换。

MAX232 由四个电容和两个 RS232/TTL 翻译器组成。

电容用于同步时钟，翻译器用于转换信号电平。

一个翻译器的输入电路连接 RS-232 端口，另一个翻译器的输入电路连接 TTL 设备。

MAX232 可以混合工作，因此，它可以用于将 RS-232 端口连接到 TTL 设备，也可以将 TTL 设备连接到 RS-232 端口。

（2）加减法运算电路介绍。

加法器和减法器都是数字电路中常见的电路。

加减法器是计算机中运算器的组成部分。

加法器实现两个二进制数的加法运算，减法器实现两个二进制数的减法运算。

加法器的电路一般都由若干个半加器或全加器级联而成。

半加器是只能处理两个一位二进制数的加法电路，全加器可以处理三个一位二进制数的加法电路。

减法器的电路有反馈减法器和补码减法器两种。

反馈减法器专门用于二进制的减法，补码减法器则可以处理加法和减法。

3.实验过程（1）加法器电路将半加器和全加器级联，构成一个 4 位的加法器电路。

在电路板上布线，使用电子设备进行连接。

实验二加减法运算器的设计实验报告

加减法运算器的设计实验报告实验二加减法运算器的设计一、实验目的1、理解加减法运算器的原理图设计方法2、掌握加减法运算器的VERILOG语言描述方法3、理解超前进位算法的基本原理4、掌握基于模块的多位加减运算器的层次化设计方法5、掌握溢出检测方法和标志线的生成技术6、掌握加减运算器的宏模块设计方法二、实验任务1、用VERILOG设计完成一个4位行波进位的加减法运算器，要求有溢出和进位标志，并封装成模块。

模块的端口描述如下：module lab2_RippleCarry 宽度可定制（默认为4位）的行波进位有符号数的加减法器。

#(parameter WIDTH=4)( input signed [WIDTH-1:0] dataa,input signed [WIDTH-1:0] datab,input add_sub, // if this is 1, add; else subtractinput clk,input cclr,input carry_in, //1 表示有进位或借位output overflow,output carry_out,output reg [WIDTH-1:0] result)2、修改上述运算器的进位算法，设计超前进位无符号加法算法器并封装成模块。

模块的端口描述如下：module lab2_LookaheadCarry // 4位超前进位无符号加法器(input [3:0] a,input [3:0] b,input c0, //carry_ininput clk,input cclr,output reg carry_out,output reg [3:0]sum);3、在上述超前进位加法运算器的基础上，用基于模块的层次化设计方法，完成一个32位的加法运算器，组内超前进位，组间行波进位。

4、用宏模块的方法实现一个32位加减运算器。

三、实验内容1、用VERILOG设计完成一个4位行波进位的加减法运算器，要求有溢出和进位标志，并封装成模块。

加法运算和减法运算电路

R // R R // R R // R 2 f 1 f 1 2 u u u u i 1 i 2 o R R // R R R // R R R // R 1 2 f 2 1 f f 1 2
根据“虚短”的概念和RP= RN的条件可得：
u u u u i 3 i 4 i 1 i 2 u R ( ) o f R R R P 3 R P 4 1 P 2
R R R // R R // R 1 f P 2 P 1 u ( u u ) o i 1 i 2 R R R // R R R // R 1 P 1 P 2 P 2 P 1
( R R R u u 1 f) f i 1 i 2 ( R // R // R )( ) P 1 P 2 R R R 1 f P 1 R P 2
u u i1 i2 u R ( ) o f R R P 1 P 2 将RP= RN的条件代入可得： R f (u 在RP1= RP2 =R的情况下可得： u o i1 u i2) R
3
3、利用加法器和反相比例器实现减法器
R R f f u ( u u o i1 i2) R R 1 2 R R R R f f f f u ( u ( u )) u u 0 i 1 i 2 i 2 i 1 R R R R 1 2 2 1
R 240 k F
R k 1 24
R 30 k 2
u 10 u 8 u 20 u o i 1 i 2 i 3
uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3
R 12 k 3
R 80 k 4
8
单运放的加减运算电路
u i 1 u i 2 u i 3 u i 4 u R ( ) o 5 R R R R 1 2 3 4

加减法运算电路设计

电子课程设——加减法运算电路设计学院：电信息工程学院专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：闫晓梅2014年12月19日加减法运算电路设计一、设计任务与要求1.设计一个4位并行加减法运算电路，输入数为一位十进制数，2.作减法运算时被减数要大于或等于减数。

3.led灯组成的七段式数码管显示置入的待运算的两个数，按键控制运算模式，运算完毕，所得结果亦用数码管显示。

4.系统所用5V电源自行设计。

二、总体框图1.电路原理方框图：图2-1二进制加减运算原理框图2.分析：如图1-1所示，第一步置入两个四位二进制数（要求置入的数小于1010），如（1001）2和（0111）2，同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数9和7；第二步通过开关选择运算方式加或者减；第三步，若选择加运算方式，所置数送入加法运算电路进行运算，同理若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算；第四步，前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。

例如：若选择加法运算方式，则（1001）2+（0111）2=（10000）2 十进制9+7=16，并在七段译码显示器上显示16；若选择减法运算方式，则（1001）2-（0111）2=（00010）2十进制9-7=2，并在七段译码显示器上显示02。

三、选择器件1.器件种类：表3-12.重要器件简介：（1） . 4位二进制超前进位加法器74LS283：完成加法运算使用该器件。

1).74LS283 基本特性：供电电压： 4.75V--5.25V 输出高电平电流： -0.4mA 输出低电平电流： 8mA 。

2).引脚图：图3-1引出端符号:A1–A4 运算输入端 B1–B4 运算输入端 C0进位输入端序号元器件个数 1 74LS283D 2个 2 74LS86N 5个 3 74LS27D 1个 4 74LS04N 9个 5 74LS08D2个 6 七段数码显示器 4个 7 74LS147D 2个 8 开关19个 9 LM7812 1个 10 电压源220V1个 11 电容 2个 12直流电压表1个传播优秀Word版文档，希望对您有帮助，可双击去除！∑1–∑4 和输出端C4 进位输出端3）.逻辑符号:图3-24).内部原理图：图3-35）.功能表：表3-2（2）异或门：74LS861).引脚图： 2）.逻辑符号：3）. 逻辑图：图3-64）.真值表：表3-3分析：异或：当AB 不相同时, 结果才会发生。

同相输入比例运算电路、加法运算电路减法运算电路案例分析

同相输入比例运算电路、加法运算电路减法运算电路案例分析1.同相输入比例运算电路电路如图3.7(a)所示。

(a) 同相输入比例运算电路 (b)电压跟随器图3.7 比例运算电路根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：f 1i i =，i u u u ==+-而FoF o f 1110R u u R u u i R u R u i i i-=-=-=-=--由此可得：i u R R u ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=1F o 1 输出电压与输入电压的相位相同。

同反相输入比例运算电路一样，为了提高差动电路的对称性，平衡电阻F 1p //R R R =。

闭环电压放大倍数为：1F o 1R R u u A i uf +==可见同相比例运算电路的闭环电压放大倍数必定大于或等于1。

当0f =R 或∞=1R 时，i u u =o ，即1=uf A ，这时输出电压跟随输入电压作相同的变化，称为电压跟随器，电路如图3.7(b)所示。

2.加法运算电路加法运算电路如图3.8(a)图所示。

(a) 加法运算电路 (b)减法电路图3.8 加减运算电路根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：21f i i i +=111R u i i =，222R u i i =，F o f R u i -= 由此可得：)(22F 11F o i i u R Ru R R u +-= 若F 21R R R ==，则：)(21o i i u u u +-=可见输出电压与两个输入电压之间是一种反相输入加法运算关系。

这一运算关系可推广到有更多个信号输入的情况。

平衡电阻F 21p ////R R R R =。

3.减法运算电路减法电路如图3.8(b)图所示。

由叠加定理：u i 1单独作用时为反相输入比例运算电路，其输出电压为：11F oi u R Ru -=' u i 2单独作用时为同相输入比例运算，其输出电压为： 23231F o 1i u R R R R R u +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='' u i 1和u i 2共同作用时，输出电压为：23231F 11F o oo 1i i u R R R R R u R R u u u +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=''+'= 若∞=3R （断开），则：21F 11F o 1i i u R R u R R u ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-= 若21R R =，且F 3R R =，则：)(121Fo i i u u R R u -=若F 321R R R R ===，则：12o i i u u u -=由此可见，输出电压与两个输入电压之差成正比，实现了减法运算。

数字电路中加法器和减法器逻辑图分析

数字电路中加法器和减法器逻辑图分析1.加法器，减法器都是从一位的二进制数开始进行例题讲解，逐渐扩展到多位二进制位数之间的运算。

在设计逻辑电路的过程中，根据所描述的功能构建好真值表。

出题者喜欢要求读者用与或门，与或非门构建函数表达式。

它的原因在于依据真值表写函数表达式，最标准的就是最小项表达式。

以下小图的逻辑图来看与或门，我们的头脑中不能老是思维定势，认为输入就是两个，在实际生活中，输入应该非常多，远非两个，在逻辑符号中，要清楚地认识与非门的多输入的画法，将与门分成了好几格，每一格代表一个与门电路。

下小图可以写成AB+CD+EF（不认真考虑前面的输入），由细小的门集成为更大的门，将某一部分单独来看，它们就是一个整体，如（AB+CD+EF），体现在逻辑图中就是一个角。

如果从全图的角度看，在最后一级门电路中，每一个小整体代表着输出。

最后一级的与门中，有两个输入，有三个输入，这都是可以的，最多输入的个数是依照初始的输入的个数来定，不可能超过这个数，只可能少于这个数，因为对于某一输出而言，并非所有的输入对它都是有效的。

从最左边的所有输入，经过逻辑电路图，在最右边得到了所有的输出。

还有一点，这是与或表达式的逻辑图，如果在写逻辑表达式，包括化简变化函数式时，采用了不同于与或形式的表达式，那么最终得到的逻辑图就和下面的与或形式的逻辑图完全不一样。

2.一位的全减器是指，两个一位的二进制数之间进行减法运算。

全减器的特例就是半减器。

多位二进制减法器，是由加法电路构成的；在加法电路的基础上，减法与加法采用同一套电路，实现加减法共用。

3.这里的多位二进制数的减法，是指无符号数，为什么？将减法运算转换为加法运算，采用的是补数的方法完成的。

这就解释了为什么两者能共用一套电路，是不是减法在转换时，我们需要在加法电路的基础上进行一些小的扩展，来进行减法的补码转换？N反是每一位都取反，没有符号位，下式当中，A-B是减法，通过形式转化，将-B化为B反+1-2n，B是正数，A和B均为无符号数，通过补码的转变，我们成功的将-B变为了固定的-2n，但是这还是有减号，该怎么解决？仔细观察下面这张图，A和B是两个四位二进制数相减。

加减运算电路的设计及分析

2.加减运算电路的设计及分析(共3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--实验2《电子技术》课程设计任务书设计工作计划本设计时间为2天，具体安排如下：熟悉课设目标，查阅相关资料，对相关理论进行剖析：天设计电路图，计算相关参数，根据电路图进行仿真与测量：1天撰写报告：天1.实验原理通常在分析运算电路时均设集成运方位理想运放，因而其输入端的净输入电压和净输入电流均为0，即具有“虚短路”和“虚断路”两个特点，这是分析运算电路输出电压和输入电压关系的基本出发点。

从对比例运算电路的分析可知，输出电压与同相输入信号电压极性相同，与反相输入端电压极性相反，因而如果多个信号同时作用于两个输入端，那么必然可以实现加减运算电路。

第一级电路实现加减运算，第二级电路通过运用反响比例运算电路来放大第一级的输出信号。

图（a）根据虚断iN=iP=0 （1）虚短UN=UP （2）iN=（U1-UN）/R1+（U2-UN）/R2-（Uo1/Rf1-UN）（3）iP=（U3-UP）/R3 （4）根据式（1）（2）（3）（4）可知，当满足R1//R2//Rf=R3时Uo1=Rf1（U3/R3-U2/R2-U1/R1）OPAMP_3T_VIRTUALRf1100kΩ图（b）这是一个电压串联负反馈电路根据电路分析可得U02=-Uo1*Rf2/R5将两级电路连到一起，可得代入各具体数值可得Uo2=（2Uo1+）2. 用软件的仿真结果U1OPAMP_3T_VIRTUALU2OPAMP_3T_VIRTUALR150kΩR250kΩR320kΩRf1100kΩR540kΩR620kΩRf240kΩXSC1ABCDG TXFG1XFG2XFG3实验结论当U1=，U2=，U3=时，Uo2=，与仿真实验结果一样。

加减运算电路

加减运算电路加减运算电路：一、介绍1. 加减运算电路是可以进行加减运算操作的电路系统。

它是数字电路系统中最重要的组成部分之一，主要用于完成数字计算机等数字电路系统的运算操作。

2. 加减运算电路包括整数加法、减法、移位运算、位计数等多种操作，简称“四运算”。

整数加法是指在数字电路中，把两个二进制数相加，得到其和；减法是指在数字电路中，把两个二进制数相减，得到其差；移位运算是指在数字电路中，把中间输出的数值改变位置，以满足特定要求；位计数是指在数字电路中，把二进制数中1的个数进行统计和记录。

二、结构1. 加减运算电路通常主要由两部分组成：数据输入部分和运算控制部分。

数据输入部分由数据缓冲器，数据移位器等组成，主要用于收集被加减数据，并把它们传输到运算控制部分。

运算控制部分由加减器，运算控制电路以及计数器等组成，主要负责运算控制，跟踪不同的运算状态。

2. 加减运算电路结构不同，元件的组成也有所不同。

比如，可以使用半加器来完成整数加法，使用XOR门完成减法，使用带移位器完成移位运算，使用计数器电路完成位计数。

三、性能1. 加减运算电路具有高计算精度、高效率和高稳定性等优点，是现代计算机数字处理的核心技术。

2. 加减运算电路的高计算精度和高效率使它能够实现复杂的运算，而在稳定性方面，该电路可以长期稳定工作，即使在高温条件下仍能保持精度不变。

3. 此外，加减运算电路还具有抗干扰性能良好、受控制快速，可实现快速动态操作等优点。

四、应用1. 由于加减运算电路有着高计算精度、高效率和高稳定性等特性，它被广泛应用于航空、航天、汽车、机器人、医学、工业自动化等多个领域，是计算机系统的主要组成部分。

2. 加减运算电路还用于智能家居、大型安全系统、智能医疗仪器等诸多应用场景，可以实现智能化控制、数据采集、安全保障等功能。

3. 此外，加减运算电路还会出现在微处理器、控制器、数据处理机等设备中，用于实现数据处理、计算机管理和指令决策等功能。