[发明专利]二进制数字减法器

摘要

本发明公开了一种的二进制数字减法器，主要应用于数字算术计算领域的两个多位二进制数相减的减法实现。它是根据相减两个二进制数的特征同步确定相应权位是产生借位，还是传输借位，可能的借位将沿着相应的传输通道从低位向高位迅速传输。在进行相同权位数相减时，采用了同或门和异或门生成相反的两个中间结果，并在低权位的可能借位控制下，有选择的把中间结果作为最终结果输出。电路中采用MOS管设计借位产生和传输电路及结果选择电路，达到了借位通道的导线化，结果计算的简单化。该二进制数字减法器具有结构简单，硬件成本低，运行速度快，易于扩充运算位数等特点。

主权项

1.一种二进制数字减法器，其特征在于：每个权位的运算电路都是相同的，都是由一个数据运算和特征分析电路单元，一个最终结果运算单元，及一个借位产生和传输选择单元组成，数据运算和特征分析电路单元由一个异或门，一个同或门和一个或非门组成，异或门用于产生该权位二进制数的相减中间结果，同或门则用于产生中间结果的反码，并作为借位产生和传输选择单元的借位传输控制信号，或非门的输出则作为当该权位被减数小于减数时的借位产生和传输单元的借位产生控制信号，最终结果运算单元由一个NMOS管和一个PMOS管构成的选择电路，其输入分别来自数据运算和特征分析电路单元的中间运算结果，而栅极共同采用低权位的可能借位作为控制信号，借位产生和传输选择单元由2个NMOS管和一个高达兆欧级的电阻组成，2个NMOS管的栅极控制信号分别来自于数据运算和特征分析电路单元，源极共同接到借位输出端，衬底共同接到电源地，另外，一个NMOS管的漏极接到正的电源端，另一个NMOS管的漏极接到低权位的借位输入端，在实施二进制数字减法器时，遵循了这样的算法规则：当两个多位二进制数相减时，对于任何相同权位的两个二进制数，当被减位数与减位数相等时，该权位把低权位的可能借位向高一位权位传输；当被减位数(即为1)大于减位数(即为，)时，无论低权位是否有借位，该权位都不会向高一位权位借位，当采用正逻辑描述时，也可以这样说，该权位向高一位权位借了“，”；当被减位数(即为，)小于减位数(即为1)时，该权位产生向高一位权位的借位，正是因为这个“1”，使得该权位产生的借位不受低权位是否产生借位的影响，在任何情况下，低权位可能产生的借位影响着该权位的最终减法结果，它与该权位两数相减结果共同决定了该权位的最终结果，如果低权位传输1，该权位最终结果为选取该权位两数相减结果的反；如果低权位传输，则该权位最终结果为选择该权位两数相减的结果。