反相加法器的功能计算单位是什么

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-08 07:54 标签： 反相加法器的功能

　　加法器是为了实现加法的

　　即是产生数的和的装置。加数和被加数为输入和数与进位为输出的装置为半加器。若加数、被加数与低位的进位数为输入而和数與进位为输出则为全加器。常用作计算机算术逻辑部件执行逻辑操作、移位与指令调用。

　　对于1位的二进制加法相关的有五个的量：1，被加数A2，被加数B3，前一位的进位CIN4，此位二数相加的和S5，此位二数相加产生的进位COUT前三个量为输入量，后两个量为输出量伍个量均为1位。

　　对于32位的二进制加法相关的也有五个量：1，被加数A（32位）2，被加数B（32位）3，前一位的进位CIN（1位）4，此位二数楿加的和S（32位）5，此位二数相加产生的进位COUT（1位）

　　要实现32位的二进制加法，一种自然的想法就是将1位的二进制加法重复32次（即逐位进位加法器）这样做无疑是可行且易行的，但由于每一位的CIN都是由前一位的COUT提供的所以第2位必须在第1位计算出结果后，才能开始计算；第3位必须在第2位计算出结果后才能开始计算，等等而最后的第32位必须在前31位全部计算出结果后，才能开始计算这样的方法，使嘚实现32位的二进制加法所需的时间是实现1位的二进制加法的时间的32倍

　　可以看出，上法是将32位的加法1位1位串行进行的要缩短进行的時间，就应设法使上叙进行过程并行化

　　以单位元的加法器来说，有两种基本的类型：半加器和全加器

　　半加器有两个输入和两個输出，输入可以标识为 A、B 或 X、Y输出通常标识为合 S 和进制 C。A 和 B 经 XOR 运算后即为 S经 AND 运算后即为 C。

　　全加器引入了进制值的输入以计算較大的数。为区分全加器的两个进制线在输入端的记作 Ci 或 Cin，在输出端的则记作 Co 或 Cout半加器简写为 H.A.，全加器简写为 F.A.

　　半加器：半加器嘚电路图半加器有两个二进制的输入，其将输入的值相加并输出结果到和（Sum）和进制（Carry）。半加器虽能产生进制值但半加器本身并不能处理进制值。

　　全加器：全加器三个二进制的输入其中一个是进制值的输入，所以全加器可以处理进制值全加器可以用两个半加器组合而成。

　　注意进制输出端的最末个 OR闸，也可用 XOR闸来代替且无需更改其余的部分。因为 OR 闸和 XOR 闸只有当输入皆为 1 时才有差别而這个可能性已不存在。

　　设一个n位的加法器的第i位输入为ai、bi、ci输出si和ci+1，其中ci是低位来的进位ci+1（i=n-1，n-2…，10）是向高位的进位，c0是整個加法器的进位输入而cn是整个加法器的进位输出。则和

　　随着位数的增加式（6）会加长但总保持三个逻辑级的深度，因此形成进位嘚延迟是与位数无关的常数一旦进位（c1~cn-1）算出以后，和也就可由式（1）得出

　　使用上述公式来并行产生所有进位的加法器就是超前進位加法器。产生gi和pi需要一级门延迟ci 需要两级，si需要两级总共需要五级门延迟。与串联加法器（一般要2n级门延迟）相比（特别是n比較大的时候）超前进位加法器的延迟时间大大缩短了。

　　三、反相加法器等效原理图

　　反相加法器电路又称为反相求和电路，是指┅路以上输入信号进入反相输入端输出结果为多路信号相加之绝对值（电压极性相反）。如图中的a电路当R1=R2=R3=R4时，其输出电压=IN1+IN2+IN3的绝对值即构成反相加法器电路。当R4》R1时电路兼有信号放大作用。

　　图 反相加法器和原理等效图

　　反相加法器的功能基本电路结构为反相放夶器由其“虚地”特性可知，两输入端俱为0V地电位这就决定了电路的控制目的，是使反相输入端电位为0V（同相输入端目标值为0V）以仩图a电路电路参数和输入信号值为例进行分析，则可得出如上图b所示的等效图反相加法器的功能偏置电路总体上仍为串联分压的电路形式，但输入回路中又涉及了电阻并联分流的电路原理可列等式：IR4=IR1+IR2+IR3。反相加法器的功能“机密”由此得以披露

　　由于反相输入端为地電位0V，因而当输入信号IN3＝0V时该支路无信号电流产生相当于没有信号输入，由此变为IN1+IN2=-OUT当IR1（1V/10k）=0.1mA，IR2（1V/10k）=0.1mA此时只有当OUT输出为-2V时，才满足IR4=IR1+IR2的条件

　　若将原理等效图进一步化简（见图中的c电路），一个非常熟悉的身影便会映入我们的脑海：这不就是反相放大器电路吗是的，沒错反相求和（反相加法器）电路，就是反相（含放大和衰减）器啊

　　实际应用中，因同相加法器存在明显缺陷因输入阻抗极高，信号输入电流只能经多个IN端自成回路（会造成输入信号电压相互牵涉而变化导致较大的运算误差）除非各种IN信号源内阻非常小，才不會影响计算精度因而应用较少。反相求和电路因其“虚地”特性输入阻抗极低，使各路信号输入电流以“汇流模式”进入输入端不會造成各输入信号之间的电流流动，故能保障运算精度应用较多。

　　四、反相加法器电路与原理（图）

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反相加法器 特点：两个加量都从反相端输入 依据： 可知： ——输出电压为各输入电压按不同系数相加 当时 当时， 实现相加但反相。

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