Ripple Carry Adder: Arbete, typer och dess tillämpningar

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





I digital elektronik lägga till två-bitars binära nummer kan vara möjligt med halv adder . Och om ingångssekvensen har en tre-bitars sekvens kan tilläggsprocessen slutföras med hjälp av en full adderare. Men om antalet bitar är mer i inmatningssekvensen kan processen slutföras med halva adderaren. Eftersom full adder inte kan slutföra tilläggsoperationen. Så dessa nackdelar kan övervinnas med 'Ripple Carry Adder'. Det är en unik typ av logikkrets används för att lägga till N-bitnummer i digitala operationer. Den här artikeln beskriver en översikt över vad som är krusningsbärare och dess funktion.

Vad är Ripple Carry Adder?

En struktur av flera kompletta adders är kaskad på ett sätt som ger resultaten av tillsatsen av en n-bit binär sekvens. Denna adderare innehåller kaskadade fulladdare i sin struktur så att bäringen kommer att genereras vid varje fulladdarsteg i en krusningsbärande adderarkrets. Dessa bärutdata vid varje fulladdarsteg vidarebefordras till nästa fulladdare och appliceras där som en bäringång till det. Denna process fortsätter upp till sitt senaste fullständiga adderarstadium. Så, varje bärutgångsbit krusas till nästa steg i en full adderare. Av den anledningen heter den som “RIPPLE CARRY ADDER”. Det viktigaste med det är att lägga till ingångssekvenserna oavsett om sekvensen är 4 eller 5 bit eller någon.




”En av de viktigaste punkterna som ska beaktas i denna bäradderare är att den slutliga utgången är känd först efter att utmatningarna genereras av varje fullständigt adderarsteg och vidarebefordras till nästa steg. Så det blir en fördröjning att få resultatet med användning av denna bäradderare ”.

Det finns olika typer av krusningsbärare. Dom är:



  • 4-bitars krusningsbärare
  • 8-bitars krusningsbärare
  • 16-bitars krusningsbärare

Först börjar vi med 4-bitars krusningsbärare och sedan 8-bitars och 16-bitars krusningsbärare.

4-bitars Ripple Carry Adder

Nedanstående diagram representerar 4-bitars krusningsbärare. I den här adderaren är fyra fulla tillägg anslutna i kaskad. Co är bäringångsbiten och den är alltid noll. När denna ingångsbärande 'Co' appliceras på de två ingångssekvenserna A1 A2 A3 A4 och B1 B2 B3 B4, då utsignal representerad med S1 S2 S3 S4 och utmatningsbärande C4.


4-bitars RCA-diagram

Arbetar med 4-bitars Ripple Carry Adder

  • Låt oss ta ett exempel på två ingångssekvenser 0101 och 1010. Dessa representerar A4 A3 A2 A1 och B4 B3 B2 B1.
  • Enligt detta adderarkoncept är ingångsbär 0.
  • När Ao & Bo appliceras vid första fulladdaren tillsammans med ingångsbär 0.
  • Här A1 = 1 B1 = 0 Cin = 0
  • Summa (S1) och bär (C1) kommer att genereras enligt summan och bära ekvationerna för denna adderare. Enligt teorin är utgångsekvationen för Sum = A1⊕B1⊕Cin och Carry = A1B1⊕B1Cin⊕CinA1
  • Enligt denna ekvation, för första full adderare S1 = 1 och Carry output dvs. C1 = 0.
  • Samma som för nästa ingångsbitar A2 och B2, utgång S2 = 1 och C2 = 0. Här är den viktiga punkten det andra stegets fulla adderare får ingångsbärande, dvs.
  • Så här får den slutliga utgångssekvensen (S4 S3 S2 S1) = (1 1 1 1) och utmatningsbär C4 = 0
  • Detta är tilläggsprocessen för 4-bitars ingångssekvenser när den tillämpas på denna bäradderare.

8-bitars Ripple Carry Adder

  • Den består av 8 kompletta tillsatser som är anslutna i kaskad form.
  • Varje full adderbärutgång är ansluten som en ingångsbärare till nästa stegs fulladdare.
  • Ingångssekvenserna betecknas med (A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8) och (B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8) och dess relevanta utgångssekvens betecknas med (S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8).
  • Tilläggsprocessen i en 8-bitars krusningsbärare är samma princip som används i en 4-bitars krusningsbärare, dvs. varje bit från två ingångssekvenser kommer att läggas till tillsammans med ingångsbärare.
  • Detta kommer att användas när två 8-bitars sekvens för binära siffror läggs till.
8bit-krusningsbärare

8bit-krusningsbärare

16-bitars Ripple Carry Adder

  • Den består av 16 kompletta tillsatser som är anslutna i kaskad form.
  • Varje full adderbärutgång är ansluten som en ingångsbärare till nästa stegs fulladdare.
  • Ingångssekvenserna betecknas med (A1… .. A16) och (B1 …… B16) och dess relevanta utgångssekvens betecknas med (S1 …… .. S16).
  • Tilläggsprocessen i en 16-bitars krusningsbärare är samma princip som används i en 4-bitars krusningsbärare, dvs. varje bit från två ingångssekvenser kommer att läggas till tillsammans med ingångsbärare.
  • Detta kommer att användas när två 16-bitars sekvens för binära siffror läggs till.
16-bitars krusningsbärare

16-bitars krusningsbärare

Sanningstabell för krusningsbärare

Nedanstående sanningstabell visar utgångsvärdena för de möjliga kombinationerna av alla ingångar för krusningsbärare.

A1 A2 A3 A4 B4 B3 B2 B1 S4 S3 S2 S1

Bära

0

000000000000
010001001000

0

1

000100000001
101010100100

1

110011001000

1

111011101100

1

111111111110

1

Ripple Carry Adder VHDL-kod

VHDL (VHSIC HDL) är språk för hårdvarubeskrivning. Det är ett digitalt designspråk. VHDL-koden för denna bäradderare visas nedan.

bibliotek IEEE
använd IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL

enhet Ripplecarryadder är
Port (A: i STD_LOGIC_VECTOR (3 ner till 0)
B: i STD_LOGIC_VECTOR (3 ner till 0)
Cin: i STD_LOGIC
S: ut STD_LOGIC_VECTOR (3 ner till 0)
Cout: ut STD_LOGIC)
slut Ripplecarryadder

architecture Behavioral of Ripplecarryadder is - Full Adder VHDL Code Component Declaration
komponent full_adder_vhdl_code
Port (A: i STD_LOGIC
B: i STD_LOGIC
Cin: i STD_LOGIC
S: ut STD_LOGIC
Cout: ut STD_LOGIC)
slutkomponent

- Intermediate Carry deklaration
Signal c1, c2, c3: STD_LOGIC

Börja

- Portmappning Full Adder 4 gånger
FA1: full_adder_vhdl_code-portkarta (A (0), B (0), Cin, S (0), c1)
FA2: full_adder_vhdl_code-portkarta (A (1), B (1), c1, S (1), c2)
FA3: full_adder_vhdl_code portkarta (A (2), B (2), c2, S (2), c3)
FA4: full_adder_vhdl_code portkarta (A (3), B (3), c3, S (3), Cout)

slutet beteende

Ripple Carry Adder Verilog Code

Verilog-koden är ett språk för hårdvarubeskrivning. Den används i digitala kretsar på RTL-scenen för design och verifiering. Verilog-koden för denna bäradderare visas nedan.

modul ripple_carry_adder (a, b, cin, sum, cout)
ingång [03: 0] a
ingång [03: 0] b
input cin
utgångssumma [03: 0]
output cout
tråd [2: 0] c
fulladd a1 (a [0], b [0], cin, sum [0], c [0])
fulladd a2 (a [1], b [1], c [0], sum [1], c [1])
fulladd a3 (a [2], b [2], c [1], sum [2], c [2])
fulladd a4 (a [3], b [3], c [2], sum [3], cout)
slutmodul
fulladd modul (a, b, CIN, summa, cout)
mata in a, b, cin
utgångssumma, cout
tilldela summa = (a ^ b ^ cin)
tilldela cout = ((a & b) | (b & cin) | (a & cin))

Ripple Carry Adder-applikationer

Applikationerna för krusningsbäreadder inkluderar följande.

  • Dessa bäraddrar används mest förutom n-bitars ingångssekvenser.
  • Dessa bäraddrar är tillämpliga vid digital signalbehandling och mikroprocessorer .

Fördelar med krusningsbärare

Fördelarna med krusningsbärare har följande.

  • Denna bäradderare har en fördel som att vi kan utföra tilläggsprocess för n-bit-sekvenser för att få exakta resultat.
  • Designen av denna adderare är inte en komplex process.

Ripple bär adderare är ett alternativ för när halvaddare och fulladdare inte utför tilläggsoperationen när ingångssekvenserna är stora. Men här kommer det att ge utdata för oavsett ingångssekvenser med viss fördröjning. Enligt de digitala kretsarna är det inte att föredra om kretsen ger uteffekt med fördröjning. Detta kan övervinnas av en bärarklocka för framåtblick.