Bộ so sánh kỹ thuật số là một mạch logic tổ hợp rất hữu ích khác được sử dụng để so sánh giá trị của hai chữ số nhị phân

Bộ so sánh nhị phân hoặc kỹ thuật số có thể được xây dựng bằng cách sử dụng các cổng AND , NOR và NOT chuẩn để so sánh các tín hiệu kỹ thuật số có tại các đầu vào của chúng và tạo ra đầu ra tùy thuộc vào tình trạng của các đầu vào đó.

Ví dụ, ngoài khả năng cộng và trừ các số nhị phân, chúng ta cần có khả năng so sánh chúng và xác định xem giá trị của đầu vào A lớn hơn, nhỏ hơn hay bằng giá trị của đầu vào B, v.v. Bộ so sánh kỹ thuật số thực hiện điều này bằng cách sử dụng một số cổng logic hoạt động dựa trên các nguyên lý của Đại số Boolean . Có hai loại Bộ so sánh kỹ thuật số chính , đó là.

1. Bộ so sánh danh tính – Bộ so sánh danh tính là bộ so sánh kỹ thuật số chỉ có một đầu ra khi A = B , hoặc A = B = 1 (CAO) hoặc A = B = 0 (THẤP)
2. Bộ so sánh độ lớn – Bộ so sánh độ lớn là bộ so sánh kỹ thuật số có ba đầu ra, mỗi đầu ra cho giá trị bằng nhau, A = B  lớn hơn, A > B  và nhỏ hơn A < B

Mục đích của Bộ so sánh số là so sánh một tập hợp các biến hoặc số chưa biết, ví dụ A (A1, A2, A3, …. An, v.v.) với một hằng số hoặc giá trị chưa biết như B (B1, B2, B3, …. Bn, v.v.) và tạo ra một điều kiện đầu ra hoặc cờ tùy thuộc vào kết quả so sánh. Ví dụ, một bộ so sánh độ lớn gồm hai đầu vào 1-bit ( A và B ) sẽ tạo ra ba điều kiện đầu ra sau khi so sánh với nhau.

Có nghĩa là:  A lớn hơn B ,  A bằng B hoặc A nhỏ hơn B

Điều này hữu ích nếu chúng ta muốn so sánh hai biến và muốn tạo ra kết quả đầu ra khi bất kỳ điều kiện nào trong ba điều kiện trên được đáp ứng. Ví dụ: tạo ra kết quả đầu ra từ bộ đếm khi đạt đến một số đếm nhất định. Hãy xem xét bộ so sánh 1 bit đơn giản dưới đây.

Mạch so sánh kỹ thuật số 1 bit

Sau đó, hoạt động của bộ so sánh kỹ thuật số 1 bit được đưa ra trong Bảng chân lý sau.

Bảng chân lý so sánh kỹ thuật số

Bạn có thể nhận thấy hai đặc điểm riêng biệt của bộ so sánh đơn giản này từ bảng chân lý ở trên. Thứ nhất, mạch không phân biệt giữa hai đầu vào là "0" hay "1". Vì đầu ra A = B được tạo ra khi cả hai đều bằng nhau. Nghĩa là, A = B = "0" hoặc A = B = "1" .

Thứ hai, điều kiện đầu ra cho A = B giống với điều kiện của một cổng logic thông dụng, hàm Exclusive-NOR hoặc Ex-NOR (tương đương) trên mỗi n-bit đưa ra: Q = A ⊕ B

Bộ so sánh kỹ thuật số thực chất sử dụng cổng Exclusive-NOR trong thiết kế của chúng để so sánh các cặp bit tương ứng. Khi so sánh hai giá trị nhị phân hoặc BCD hoặc hai biến với nhau, chúng ta đang so sánh "độ lớn" của các giá trị này, logic "0" với logic "1", đó chính là nguồn gốc của thuật ngữ Bộ so sánh độ lớn .

Ngoài việc so sánh từng bit riêng lẻ, chúng ta có thể thiết kế bộ so sánh bit lớn hơn bằng cách ghép n bit lại với nhau và tạo ra bộ so sánh n bit , giống như chúng ta đã làm với bộ cộng n bit trong hướng dẫn trước. Bộ so sánh đa bit có thể được xây dựng để so sánh toàn bộ các từ nhị phân hoặc BCD để tạo ra kết quả đầu ra nếu một từ lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn từ kia.

Một ví dụ rất hay về điều này là Bộ so sánh Độ lớn 4 bit . Ở đây, hai từ 4 bit (“nibble”) được so sánh với nhau để tạo ra đầu ra tương ứng, trong đó một từ được kết nối với đầu vào A và từ còn lại được so sánh với đầu vào B như minh họa bên dưới.

Bộ so sánh độ lớn 4 bit

Một số bộ so sánh kỹ thuật số thương mại như bộ so sánh biên độ 4 bit TTL 74LS85 hoặc CMOS 4063 có thêm các đầu vào cho phép "ghép nối" nhiều bộ so sánh riêng lẻ lại với nhau để so sánh các từ lớn hơn 4 bit, tạo ra các bộ so sánh biên độ "n" bit. Các đầu vào ghép nối này được kết nối trực tiếp với các đầu ra tương ứng của bộ so sánh trước đó như được hiển thị để so sánh các từ 8, 16 hoặc thậm chí 32 bit.

Bộ so sánh từ 8 bit

Khi so sánh các số nhị phân hoặc BCD lớn như ví dụ trên, để tiết kiệm thời gian, bộ so sánh bắt đầu bằng cách so sánh bit bậc cao nhất (MSB) trước. Nếu tồn tại sự bằng nhau, A = B, thì nó sẽ so sánh bit thấp nhất tiếp theo và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi đạt đến bit bậc thấp nhất (LSB). Nếu vẫn còn sự bằng nhau, thì hai số được xác định là bằng nhau.

Nếu tìm thấy bất đẳng thức, A > B hoặc A < B, mối quan hệ giữa hai số sẽ được xác định và việc so sánh giữa bất kỳ bit nào có bậc thấp hơn sẽ dừng lại. Bộ so sánh số được sử dụng rộng rãi trong các bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) và bộ logic số học (ALU) để thực hiện nhiều phép tính số học.