Titelseite
  1. Addierer
    1. Mehr-Bit Addierer
      1. BCD
    2. Binäre Quersumme
    3. mehrere Variablen
  2. Subtraktion
    1. kombiniertes Rechenwerk
  3. Alternative Addierer
    1. Carry-Ripple-Addierer
    2. Carry-Skip-Addierer
      1. Stufe 2 bis n
      2. Stufe 1
      3. Rückspiegel
    3. Carry-Look-Ahead-Addierer
    4. Serienaddierwerk

Wir haben im Kapitel über die Addition gelernt haben, brauchen wir zu Addition beliebiger Zahlen nur zwei Mechanismen

  • Die Addition einstelliger Zahlen
  • Die Handhabung der Überträge

Als erstes lernen wir, wie wir in der Digitaltechnik die Addition einstelliger Zahlen realisieren und ihm nächsten Schritt wie wir den Übertrag handhaben.

Halbaddierer

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Herleitung

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In Kapitel über die Addition von Binärzahlen haben wir diese Beziehungen gelernt:

Addition einstelliger Binärzahlen
0 + 0 =  0
0 + 1 =  1
1 + 0 =  1
1 + 1 = 10

Wahrheitstabelle

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Diese Beziehung können wir ohne Probleme in eine Wahrheitstabelle übertragen:

Input Output
A B Σ C
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 0 1

Σ ist dabei die erste Stelle des Resultats und C das Carry (also der Übertrag).

Da wir nun die Wahrheitstabelle haben, ist es auch spielend die Gleichung auszulesen:

 
 

Realisierung

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Die Realisierung als Schaltung sieht wie folgt aus:

 

Bei dieser Realisierung wurde genutzt, das   sich als A XOR B realisieren lässt.

Blockschaltbild

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Da diese Schaltung häufiger verwendet wird, gibt es dafür auch ein Blockschaltbild:

 

Im weiteren Verlauf des Buches werden wir in der Regel dieses Blockschaltbild einsetzen.

Volladdierer

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Herleitung

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Für den Fall, dass es einen Übertrag gab, haben wir diese Beziehung ebenfalls angesehen:

Addition einstelliger Binärzahlen
0 + 0 + 0 =  0
0 + 0 + 1 =  1
0 + 1 + 0 =  1
0 + 1 + 1 = 10
1 + 0 + 0 =  1
1 + 0 + 1 = 10
1 + 1 + 0 = 10
1 + 1 + 1 = 11

Wahrheitstabelle

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Auch diese können wir in eine Wahrheitstabelle übertragen:

Input Output
         
0 0 0 0 0
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 0 1
1 1 0 0 1
1 1 1 1 1

Wobei:

A, B und Ci die Eingänge sind
Co und   die Ausgänge sind
Ci bedeutet Carry in, also Übertragseingang
Co bedeutet Carry out, also Übertragsausgang

Die Gleichung die wir auslesen können ist:

 
 

Eine alternative Darstellung mit   für XOR kürzt die Funktion wesentlich:

 
 

Jedoch ist das nicht unbedingt lesbarer und die Umwandlung ist etwas aufwändig. Deshalb nur der Vollständigkeit wegen.

Realisierung

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Wir können die Schaltung nun mit der Schaltgleichung von Oben realisieren:

 

Eine andere Realisierung die Sich ab und an findet, ist diese:

 

Blockschaltbild

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Auch für den Volladdierer gibt es ein Blockschaltbild:  

Alternative Darstellungen

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Für die Darstellung der Voll- und Halbaddierer gibt es verschiedene Zeichen:

Volladdierer
 
c für Carry (Übertrag)
 
ü für Übertrag
 
VA für Volladdierer
Halbaddierer
 
c für Carry (Übertrag)
 
ü für Übertrag
 
HA für Halbaddierer

Um international lesbare Schaltungen zu zeichnen, verwenden wir die Darstellung mit Sigma und C für Carry.