6.4. Компараторы кодов

Рис. 6.22. Принцип сравнения двух величин («больше», «меньше», «равно»)

Важной задачей информационно-измерительной техники, связанной с контролем технологических параметров, является сравнение контролируемой величины с ее верхним и нижним допустимыми значениями. Допустимые значения (уставки) могут задаваться как в аналоговой, так и в кодовой форме, в зависимости от формы представления информации. Соответственно схемы сравнения называют «нуль-органами» и «схемами сравнения кодов» (компараторами). Принцип сравнения приведен на рис. 6.22. На каждое сравнивающее устройство (СУ) подается измеряемая величина X, ее номинальное и предельные значения. Схемы сравнения вырабатывают сигналы «больше», «меньше» или «норма» в зависимости от параметров измеряемого сигнала.

Рис. 6.23. 4-х разрядный компаратор кодов СП1

Для уставок и хранения кодов, соответствующих текущим значениям измеряемых параметров, используются регистры, счетчики числа импульсов, оперативные и буферные запоминающие устройства и т. д. Наиболее распространенный способ сопоставления двух чисел, предварительно записанных в регистры, основан на их поразрядном сравнении начиная со старшего, т. е. используется принцип последовательного сравнения кодов многоразрядных чисел. Если сравниваются два числа A(a_n, a_n–1, …, a₁) и B(b_n, b_n–1, …, b₁), то условием их равнозначности (А=В) является равенство кодов всех одноименных разрядов, а условием неравнозначности (АВ) — неравенство кодов хотя бы в одном разряде, при этом A>B, если а_i=1, b_i=0. Отсюда реализуемые булевы функции примут вид:

Микросхемы компараторов кодов (англ. Comparator) применяют для сравнения двух входных кодов и выдачи на выходы сигналов о результатах этого сравнения (о равенстве или неравенстве кодов). На схемах компараторы кодов обозначаются двумя символами равенства: «= =». Код типа микросхемы компаратора кода в отечественных сериях — СП.

Примером такой микросхемы может служить СП1 — 4-х разрядный компаратор кодов, сравнивающий величины кодов и выдающий информацию о том, какой код больше, или о равенстве кодов (рис. 6.23).

Таблица 6.8

Таблица истинности компаратора СП1

Входы сравниваемых кодов				Входы наращивания			Выходы
A3, B3	A2, B2	A1, B1	A0, B0	A>B	A<B	A=B	A>B	A<B	A=B
A3>B3	×	×	×	×	×	×	1	0	0
A3<B3	×	×	×	×	×	×	0	1	0
A3=B3	A2>B2	×	×	×	×	×	1	0	0
A3=B3	A2<B2	×	×	×	×	×	0	1	0
A3=B3	A2=B2	A1>B1	×	×	×	×	1	0	0
A3=B3	A2=B2	A1<B1	×	×	×	×	0	1	0
A3=B3	A2=B2	A1=B1	A0>B0	×	×	×	1	0	0
A3=B3	A2=B2	A1=B1	A0<B0	×	×	×	0	1	0
A3=B3	A2=B2	A1=B1	A0=B0	1	0	0	1	0	0
A3=B3	A2=B2	A1=B1	A0=B0	0	1	0	0	1	0
A3=B3	A2=B2	A1=B1	A0=B0	×	×	1	0	0	1
A3=B3	A2=B2	A1=B1	A0=B0	1	1	0	0	0	0
A3=B3	A2=B2	A1=B1	A0=B0	0	0	0	1	1	0

Помимо восьми входов для сравниваемых кодов (два 4-х разрядных кода, обозначаемых А0—А3 и В0—В3), компаратор СП1 имеет три управляющих входа для наращивания разрядности (А>B, A<B, A= =B) и три выхода результирующих сигналов (А>B, A<B, A=B). Для удобства на схемах управляющие входы и выходы иногда обозначают просто «>», «<» и «=». Нулевые разряды кодов (А0 и В0) — младшие, третьи разряды (А3 и В3) — старшие.

Рис. 6.24. Каскадирование компараторов кодов

Таблица истинности компаратора кодов (табл. 6.8) кажется на первый взгляд довольно сложной, но на самом деле все просто.

Если используется одиночная микросхема, то для ее правильной работы достаточно подать единицу на вход A=B, а состояния входов A<B и A>B не важны, на них можно подать как нуль, так и единицу. Назначение выходов понятно из их названия, а полярность выходных сигналов положительная (активный уровень — единица). Если микросхемы компараторов кодов каскадируются (объединяются) для увеличения числа разрядов сравниваемых кодов, то надо выходные сигналы микросхемы, обрабатывающей младшие разряды кода, подать на одноименные входы микросхемы, обрабатывающей старшие разряды кода (рис. 6.24).