Микросхемы цифровой логики. Задача с вентилями.

[EUgeneUS]

Сравнивая монтажные схемы Ц.5-6 и Ц.5-8, легко видеть различие - сигналы с правой колодки переключателей (это 2-х-битное слагаемое $B$) поступают на соответствующие входы сумматора не сразу, а через ещё один элемент XOR (исключающее ИЛИ).
Этот элемент XOR берется из свободных элементов микросхем 4070. 8 и 9 выводы - это входы данного элемента (в каждой микросхеме), а 10 вывод - это выход данного элемента, он и подаётся на вход сумматора.

Биты слагаемого $B$ подаются на входы 9 этих микросхем.
А на входы 8 этих микросхем 4070 подаётся "управляющий сигнал" - который
а) задаёт режим работы устройства (сумматор или вычитатель).
б) также подаётся на вход "переноса" младшего разряда.

Так вот. По указанной монтажной схеме управляющий сигнал - ноль (подключен к земле). В этом случае:
а) на вход переноса подаётся ноль.
б) так как $XOR(a,0)=a$, то на входы сумматора слагаемое $B$ подаётся неинвертированым.
Отсюда вывод - при таком монтаже устройство должно работать, как сумматор.

Поэтому Вы сейчас проверяете, что устройство работает как сумматор - для всех 16-и вариантов входа.

А я пока напишу про то, как его включить как вычитатель.

-- 27.02.2023, 19:39 --

UPD: ещё один элемент XOR - с микросхемы 4070(L) используется для правильного отображения сигнала переноса (или сигнала "займа" в случае вычитателя) нижним светодиодом.

-- 27.02.2023, 19:51 --

После того, как Вы проверите, что устройство правильно работает как сумматор для всех 16 вариантов входа, будет два задания:

1. "Теоретическое". Вам нужно будет составить таблицу истинности для двухбитного вычитателя.
На входе - два двух битных числа: $A$ и $B$ (то есть всего 16 вариантов)
На выходе - одно двухбитное число $A-B$ и одно однобитное - инвертированный бит "заёма" из старшего разряда (или, что то же самое - "знак" числа в результате, в разности).

2. "Практическое".
Посмотрим на такую картинку:


На ней
а) красным обозначен проводник "управляющего" сигнала. Эту часть трогать не нужно.
б) синим обозначена перемычка, которая подаёт на управляющий проводник логический ноль.
в) оранжевым обозначена перемычка, которая подаст на управляющий проводник логическую единицу.

Нужно
а) убрать перемычку, обозначенную синим.
б) поставить перемычку, обозначенную оранжевым.
Таким образом мы переключим режим работы устройства с сумматора на вычитатель.

После чего нужно проверить, что таблица истинности (которую построили на предыдущем шаге) реализуется верно.

-- 27.02.2023, 20:07 --

electron2501 в сообщении #1583634 писал(а):

В книге автор приводит ещё вот такую схему. Но даже если это тот же вычитатель, который я собрала, то мне не ясно по ней "что куда вставляется", так сказать

Вы уже должны видеть, что эта схема отличается от схемы сумматора только двумя элементами XOR ("исключающее ИЛИ"), через которые на сумматор подаётся второе слагаемое.
Также есть сигнал MODE - это как раз управляющий сигнал, который переключает режим работы устройства.
1) если $\text{MODE} = 0$, то
а) на вторые входы элементов XOR подается логический ноль, и они не инвертируют свои вторые входы
б) на вход $CI$ самого младшего разряда подаётся также логический ноль.

В результате устройство работает, как сумматор.

1) если $\text{MODE} = 1$, то
а) на вторые входы элементов XOR подается логическая единица, и они инвертируют свои вторые входы
б) на вход $CI$ самого младшего разряда подаётся также логическая единица.

В результате устройство работает, как вычитатель.

[rascas]

EUgeneUS

(Оффтоп)

Если вернуться к коллизии:

rascas в сообщении #1583468 писал(а):

Хотя у меня есть идея, что не было подачи минуса питания (нога 7) на позиции CD4070(L). Минус на 7 ногу всё же подавался, но через защитные диоды на входах и сопротивление 10 кОм. От этого и все "чудеса".
Хотя с другой стороны судя по карте напряжений из сообщения https://dxdy.ru/post1582998.html#p1582998 на 7 ноге CD4070(L) был устойчивый минус при комбинации тумблеров $01\;01$ .

И предположить что:

EUgeneUS в сообщении #1583529 писал(а):

Но сценарий, что контакт 7-ноги восстанавливался при измерении, а потом опять нарушался, выглядит маловероятным.

То возможный вариант такой:

Произошёл обрыв проводника подающий минус питания на кристалл внутри корпуса CD4070 (нога 7). И это значит неисправность микросхемы.
При работе неисправной микросхемы в сумматоре на позиции CD4070(R) эту неисправность ТС не заметна так как минус питания подвался через защитный диод входа, который соединен проводником с общим проводом. (Это провод подачи логического нуля на вход переноса младшего разряда).
ТС поспешила разобрать сумматор, не проверив его работу при $CI=1$ во младшем разряде. Эта проблемная микросхема CD4070 может проявится в работе вычитателя.

[EUgeneUS]

rascas

(Оффтоп)

Согласен, такое возможно.
Не очень понятно, почему земля внутри микросхемы оборвалась, но там советская микруха 90-го года выпуска....

Тогда должно произлойти так:
а) при подаче $CI=1$ в младший разряд (переключились в режим вычитателя) будет "глючить" правый светодиод в тех значениях, когда на всех входах этой микрухи будет единица.
б) а починится это путём подключения входа(входов) свободного элемента к общему проводу (благо, там есть свободный элемент)

Посмотрим, что ТС получит при снятии таблицы истинности в режимме сумматора (д.б. всё хорошо) и в режиме вычитателя (на некоторых значения будет "плохо" гореть правый СД).

[electron2501]

"Не очень понятно, почему земля внутри микросхемы оборвалась, но там советская микруха 90-го года выпуска...."

Что это значит? МС 32 года? Как вы это определили? И почему она столько пролежала? Их что, выпускают тоннами, а потом распродают десятилетиями?

-- 28.02.2023, 17:30 --

Скажите, пожалуйста, если я оставлю все добавившиеся в вычитателе провода и просто переподключу нужные так как было у предыдущего сумматора, то это не будет влиять на результат проверки? Или нужно всё вернуть в изначальное состояние?

-- 28.02.2023, 17:36 --

М-да, видимо, нужно, так как при всех 0 горит правый верхний СД и другие ошибки есть.

[EUgeneUS]

electron2501 в сообщении #1583748 писал(а):

Что это значит? МС 32 года? Как вы это определили? И почему она столько пролежала? Их что, выпускают тоннами, а потом распродают десятилетиями?

Не заморачивайтесь пока этими вопросами.

electron2501 в сообщении #1583748 писал(а):

Или нужно всё вернуть в изначальное состояние?

Не нужно уже ничего возвращать в первоначальное состояние.

Нужно просто "снять" таблицу истинности для всех 16-и вариантов установки переключателей! Я же писал выше.

UPD: для схемы сумматора-вычитателя, как он собран по монтажной схеме Ц.5.8

[electron2501]

"Поэтому Вы сейчас проверяете, что устройство работает как сумматор - для всех 16-и вариантов входа."

Я вас не поняла, видимо. Я стала проверять именно предыдущий сумматор (Ц-5.6). Проверила. Всё работает идеально. А когда стоял вычитатель (Ц-5.8) работало не по ТИ.

[EUgeneUS]

electron2501 в сообщении #1583752 писал(а):

А когда стояла вычитатель (Ц-5.8) работало не по ТИ.

Нужно сообщить не просто факт, что работало "не по ТИ".
А написать тут, какая получалась ТИ у устройства, собранного по монтажной схеме Ц-5.8. Все 16 вариантов.
Примерно так:
1. Входы: $00$ $00$. Выходы: сумма $00$, перенос: $0$
и так 16 строк.

-- 28.02.2023, 18:05 --

UPD: если какой-то сигнал на выходе будет не устойчивым, пишем "?".

[electron2501]

Сделала. Чуть долговато получилось из-за того, что промахнулась на отверстие в правом 4070, вместо 10 в 11 воткнула. Не сразу заметила, что в В0 единица не поступает. Переделывала и всё тщательно проверяла. Всё работает чётко в этот раз.

[EUgeneUS]

В восьмой строчке ошибка.
Должно быть:
8. $00+01 = 01$ и бит-переноса $CO=0$

Проверьте, пожалуйста. Это может быть ошибка при записи результатов или ошибка в устрйостве.

Далее:
1. Если ошибка в устройстве. Напишите об этом и больше (пока) ничего не делайте.
2. Если ошибка в записи результатов, а устройство работает нормально, то переключайте в режим вычитателя, и снимаете так же ТИ.

Переключение в режим вычитателя описано в этом посте:

EUgeneUS в сообщении #1583637 писал(а):

Нужно
а) убрать перемычку, обозначенную синим.
б) поставить перемычку, обозначенную оранжевым.
Таким образом мы переключим режим работы устройства с сумматора на вычитатель.

[electron2501]

Да, это ошибка в записи. Загорается правый верхний СД.

Для перевода в режим сумматора нужно подключиться не к минусу на шине, а к плюсу. Правильно? Таким образом на изначальное CI будет подаваться 1 вместо 0 в сумматоре.

[EUgeneUS]

electron2501 в сообщении #1583794 писал(а):

Да, это ошибка в записи. Загорается правый верхний СД.

Прекрасно.

electron2501 в сообщении #1583794 писал(а):

Для перевода в режим сумматора нужно подключиться не к минусу на шине, а к плюсу. Правильно?

Да, но более корректно сказать так: подключить к плюсу питания управляющий сигнал $\text{MODE}$.

electron2501 в сообщении #1583794 писал(а):

Таким образом на изначальное CI будет подаваться 1 вместо 0 в сумматоре.

Не только. Единица вместо нуля будет подаваться не только на вход $CI$ младшего разряда на и на входы трех элементов XOR, которые станут работать как инверторы, так как: $\text{XOR}(a, 1) = \overline{a} $.
Где горизонтальная черта над буквой означает побитовую инверсию.

Еще раз про вычитание:
$A - B = A + \overline{B} +1$
Вот это $+1$ получается подачей единицы на вход $CI$ младшего разряда.
А инверсия $B$ получается подачей единицы на элементы XOR, через которые биты $B$ подаются на вход сумматора. В результате брюки превращаются в шорты сумматор превращается в вычитатель.

[electron2501]

Здравствуйте! Приступаю к проверке корректности работы вычитателя. Сразу вопрос для того, чтобы не заиграть невпопад со старта. Я переключилась на "плюс" на шине. Этот сигнал идёт в частности как А0, соответственно, то, что при 0000 загорается правый верхний СД это правильно. Всё верно?

[EUgeneUS]

electron2501 в сообщении #1583992 писал(а):

Я переключилась на "плюс" на шине. Этот сигнал идёт в частности как А0, соответственно, то, что при 0000 загорается правый верхний СД это правильно. Всё верно?

Нет, не верно. На плюс нужно переключить только сигнал $\text{MODE}$!
А этот сигнал на $A0$ не идёт! Он идет на сигнал $CI$ младшего разряда и на входы элементов XOR, которыми был "доплолнен" сумматор.

-- 02.03.2023, 16:11 --

Вот, что должно быть при установке на входах $0000$ в режиме вычитателя

1. Это будет вычитание: $00 - 00$
2. Как обсуждалось выше это равно $ 00 + \bar{00} +1 = 00 + 11 + 1 = 100$
инверсия происходит на двух "новых" элементах $XOR$, потому что на один из двух входов подали $1$ через сигнал.
"плюс один" происходит потому что подали $1$ на вход $CI$ опять же через управляющий сигнал.
3. Сигнал переноса ($CO$) сейчас тоже поступает на пробник со светодиодом не сразу, а через ещё один элемент XOR, который опять же в данном случае работает, как инвертор. В результате светодиод "переноса" (в случае вычитателя он имеет смысл "заёма из старшего разряда" или смысл "знака результата") опять же не будет гореть.

Что впрочем не удивительно. $00-00=00$.

-- 02.03.2023, 16:14 --

Ещй обратите внимание, что подозренния на сбойную микросхему не сняты полностью, и они могут проявиться как раз в режиме работы вычитателя.

Действуем так:

1. Проверяем монтаж и правильноть переключения сигнала MODE к плюсу питания.
2. Если всё хорошо с монтажом, но при задании входа $0000$ горит хоть один светодиод - снимаем карту напряжений со всех микросхем, как вы делали ранее. И публикуем, что получилось, здесь.

[electron2501]

И, опять же, вопрос по разности яркости СД (это единственная "аномалия" сохранившаяся). Тот который горит более тускло, использовался чуть дольше. Все остальные компоненты этой части устройства одинаковы. Причина в этом? Срок использования был не такой уж и большой, а разница в яркости заметная. Почему так?

Результат проверки вычитателя.

[EUgeneUS]

electron2501
Проблема не в яркости светодиода.
Первая проблема в том, что "залип" $S_0$ в единице.
И как минимум в 8-й и 9-й строке также имеются ошибки в других битах.

Вот с этим и нужно разбираться.
Подробно опишите, какую перемычку Вы убрали, и какую поставили.
Сделайте фото получившегося устройства с разных ракурсов и выложите тут.