Применение регистров, накапливающий сумматор

Опубликовано 27.04.2011 Ведущий Валерий Харыбин

Регистры представляют собой несколько D-триггеров, соединенных между собой тем или иным способом. Они нередко применяются в составе вычислителей, выполняя функцию накопителя результата вычисления. Рассмотрим в качестве примера схему накапливающего сумматора.
Накапливающий сумматор применяется, например, в цифровых генераторах аналоговых сигналов. Он суммирует и накапливает результат и состоит из сумматора и выходного регистра, охваченных обратной связью.
На один вход сумматора подается код с выходов регистра, а на другой вход - входной код. В результате с каждым следующим фронтом тактового сигнала в регистр записывается код суммы входного кода с предыдущим содержимым регистра. Получается, что на выходе накапливающего сумматора формируется равномерно увеличивающийся двоичный код, и шаг этого увеличения можно менять.
Накапливающий сумматор имеет следующие особенности:
когда выходной код достигает максимальной величины (то есть становится больше двух в степени n, где n - количество разрядов регистра), происходит переполнение схемы и возобновление ее работы с минимальных значений кода. Однако совсем не обязательно в следующем цикле работы будут повторены те же значения кода, что и в предыдущем.
При больших значениях входного кода (больших половины максимально возможной величины) он может рассматриваться как накапливающий вычитатель.
Например, входной код 4-разрядного сумматора равен 15 (1111 в двоичном коде), а в регистре записано число 13 (1011 в двоичном коде). В следующем такте в регистр запишется сумма 1101 + 1111 = 11100, а без старшего разряда - 1100, то есть 12. То есть выходной код уменьшился на единицу.
Для примера, 8-разрядный накапливающий сумматор может быть реализован на двух микросхемах сумматоров ИМ6 и одном регистре ИР35. В качестве выходного кода используется только 6 старших разрядов с выхода регистра.
Максимально возможная частота тактового сигнала при этом должна быть больше суммы задержек 8-разрядного сумматора и регистра.