Mudanças entre as edições de "Experimento 15 para Circuitos Lógicos"
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Edição atual tal como às 09h58min de 29 de outubro de 2014
Multiplicador (Discreto)
- Objetivos
- Compreender o funcionamento Multiplicador discreto;
- Construção de um projeto hierárquico;
- Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama funcional;
- Verificar os resultados obtidos;
- Materiais necessários
- 74X86 XOR (disponível na biblioteca da ALTERA)
- 74X00 NAND(disponível na biblioteca da ALTERA)
- 74X32 OR(disponível na biblioteca da ALTERA)
- Computador com software Quartus II da Altera.
Diagrama Esquemático
- Abra o Quartus II (versão 13.0.1 SE) e insira o diagrama esquemático do somador completo, conforme a figura abaixo.
- Salve o arquivo como FullAdder.bdf em uma pasta vazia com nome Exp16, e crie um projeto Multiplicador.qpf utilizando a família family=Cyclone com o dispositivo device=EP1C3T100A8. Após isso faça a Análise e Síntese do projeto.
- Crie um simbolo para este circuito, selecionando na IDE do Quartus II o diagrama esquemático e [File > Create/Update > Create Symbol Files for Current File] > [Save] > [OK].
- Insira o diagrama esquemático do módulo básico do multiplicador, utilizando o componente FullAdder anteriormente criado.
- Salve o arquivo como ModuloBMultiplicador.bdf na mesma pasta do PROJ2.
- Mude o Top Level para este circuito. Após isso faça a Análise e Síntese do projeto.
- Crie um simbolo para este módulo, selecionando na IDE do Quartus II o diagrama esquemático do ModuloBMultiplicador > [File > Create/Update > Create Symbol Files for Current File] > [Save] > [OK].
Abra um novo diagrama esquematico no Quartus II e insira o circuito digital abaixo utilizando os componentes FullAdder e ModuloBMultiplicador criados anteriormente.
- Salve o arquivo como Multiplicador4bits.bdf na mesma pasta do PROJ2.
- Mude o Top Level para este circuito. Após isso faça a Análise e Síntese do projeto.
Simulação funcional com o QSIM
- Abra o editor de forma de onda do simulador QSIM (File > New > University Programa VWF).
- Defina o tempo de simulação (Edit > Set End Time ...) = 1000 ns.
- Importe todos os nós de lista do projeto (Edit > Insert > Insert Node or Bus) > [Node Finder] > [List] > [>>] > [OK] > [OK].
- Gere uma forma de onda dos sinais de entrada semelhante a mostrado na figura abaixo (Use a função [Randon Value] em A e B, e salve com o nome TesteMultiplicador4bits.vwf.
- Note que os bits das entradas e saídas estão agrupados em ordem reversa e definidos como RADIX = "Decimal sem sinal"
- Indique que o QSIM será usado na simulação (Simulation > Options > (x) Quartus II Simulator) > [OK] > [OK]
- Faça a simulação funcional do circuito lógico usando o sinal criado (Simulation > Run Functional Simulation)
- O resultado da simulação deve corresponder a um somador completo.
Análise dos resultados
- Analise os resultados preenchendo a tabela abaixo, e conferindo em uma calculadora:
Entradas | Saídas | x | Entradas | Saídas | ||
---|---|---|---|---|---|---|
A | B | P | x | A | B | P |
x | ||||||
x | ||||||
x | ||||||
x | ||||||
x | ||||||
x | ||||||
x | ||||||
x | ||||||
x | ||||||
x |
Simulação Temporal com o QSIM
- Compile o circuito [Processing > Start Compilation] > após alguns minutos [OK]. Confira o [Compilation Report], verificando que o circuito correto foi compilado e anote o número de elementos lógicos e o total de pinos (16 -> 4 entradas A, 4 entradas B, 8 saídas P).
- Abra o arquivo TesteMultiplicador4bits.vwf e faça a simulação temporal do circuito lógico usando o sinal anteriormente já criado (Simulation > Run Timing Simulation)
- O resultado da simulação deve corresponder a um multiplicador de 4 bits com gliches e um atraso no sinal de saída.
Análise dos resultados
- Identifique as diferenças entre os sinais gerados na simulação funcional e na simulação temporal.
- Responda as seguintes questões:
- Como este tipo de multiplicar deveria ser utilizado?
- Meça o atraso do resultado em relação a entrada? Considere a resposta após o término dos gliches.
- Determine o atraso para 4 valores diferentes de multiplicação. Existem diferença nos atrasos dessas operações?
- Por que esse atraso acontece?
- Quantas multiplicações por segundo o circuito pode realizar?
- Compare o tempo do atraso do somador de 4 bits com o multiplicador de 4 bits.
- De que outra forma a mesma multiplicação poderia ser feita?