第四章_组合逻辑电路中的竞争冒险

1、组合逻辑电路中的竞争冒险4.3 组合逻辑电路中的竞争组合逻辑电路中的竞争与险象与险象竞争冒险的概念及其原因竞争冒险的概念及其原因 竞争：竞争：输入信号经过不同的路径到达输出端的时输入信号经过不同的路径到达输出端的时间有先有后，这种现象称为竞争。间有先有后，这种现象称为竞争。 产生的原因：产生的原因：信号经过门的级数、具体逻辑门信号经过门的级数、具体逻辑门的时延大小、导线的长短。的时延大小、导线的长短。 竞争会给电路带来什么样的影响？竞争会给电路带来什么样的影响？ 一个简单门电路的冒险分析一个简单门电路的冒险分析ABFAAF一、冒险与竞争一、冒险与竞争竞争：竞争：冒险：冒险：在组合电路中，信号经

2、由不同的途径达到某一会合点在组合电路中，信号经由不同的途径达到某一会合点的时间有先有后的时间有先有后由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象。表现为由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象。表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲，常称其为毛刺。输出端出现了原设计中没有的窄脉冲，常称其为毛刺。冒险的概念及其产生的原因冒险的概念及其产生的原因 在组合电路中，当逻辑门有两个互补输入信号在组合电路中，当逻辑门有两个互补输入信号同时向相反状态变化时，输出端可能产生过渡干同时向相反状态变化时，输出端可能产生过渡干扰脉冲的现象，称为扰脉冲的现象，称为竞争冒险竞争冒险。 如果电路中存在竞争现象，则当输入信号变化如

3、果电路中存在竞争现象，则当输入信号变化时就有可能引起输出信号出现非预期的错误输出，时就有可能引起输出信号出现非预期的错误输出，这种现象称为这种现象称为险象或冒险险象或冒险。 险象的判断险象的判断 判断组合逻辑电路中是否有可能产生险象判断组合逻辑电路中是否有可能产生险象的方法有两种，即的方法有两种，即代数法代数法和和卡诺图法。卡诺图法。代数法判断险象代数法判断险象 首先检查函数表达式中是否存在具备竞争首先检查函数表达式中是否存在具备竞争条件的变量，即是否有某个变量同时以原条件的变量，即是否有某个变量同时以原变量和反变量的形式在函数表达式中出现。变量和反变量的形式在函数表达式中出现。 若有，则消去

4、函数表达式的其他变量，再若有，则消去函数表达式的其他变量，再看函数表达式是否能化成或的形式，若能，看函数表达式是否能化成或的形式，若能，则对应的逻辑电路存在产生险象的可能性。则对应的逻辑电路存在产生险象的可能性。 例例1 判断函数表达式判断函数表达式 对应的逻辑电路是否可能产生险象。对应的逻辑电路是否可能产生险象。 ；，AF00BCAF01BC，；，AF10BCAAF11BC，ACBAC AF 解：解：由函数表达式可知，变量由函数表达式可知，变量A和和C具备竞具备竞争的条件，所以应对这两个变量进行分析。先考争的条件，所以应对这两个变量进行分析。先考察变量察变量A，将，将B和和C的各个取值组合分

5、别代入函数的各个取值组合分别代入函数表达式，可得表达式，可得 可见可见BC11时，变量时，变量A的变化可能使电路产生的变化可能使电路产生险象。险象。卡诺图法判断险象卡诺图法判断险象 首先画出函数的卡诺图，并画出和函数表首先画出函数的卡诺图，并画出和函数表达式中各达式中各“与与”项对应的卡诺图。项对应的卡诺图。 然后观察卡诺图，若发现某两个卡诺图存然后观察卡诺图，若发现某两个卡诺图存在在“相切相切”关系，即两个卡诺图之间存在关系，即两个卡诺图之间存在不被同一个卡诺图包含的相邻最小项，则不被同一个卡诺图包含的相邻最小项，则该电路可能产生险象。该电路可能产生险象。 例例2 判断函数判断函数 对应的逻

6、辑电路是否可能产生险象。对应的逻辑电路是否可能产生险象。CABCADAF三、冒险现象的消除三、冒险现象的消除1. 1. 利用冗余项利用冗余项如图所示卡诺图，只要在两圈相切处增加一个圈（冗余），就能如图所示卡诺图，只要在两圈相切处增加一个圈（冗余），就能消除冒险。由此得函数表达式为消除冒险。由此得函数表达式为三、冒险现象的消除三、冒险现象的消除. . 增加惯性延时环节增加惯性延时环节 在输出端加小电容在输出端加小电容C C可以消除毛刺如图可以消除毛刺如图3-583-58所示。但是输所示。但是输出波形的前后沿将变坏出波形的前后沿将变坏, , 在对波形要求较严格时，应再加整形在对波形要求较严格时，应

7、再加整形电路。电路。 . 选通法选通法三、冒险现象的消除三、冒险现象的消除1 1. 利用冗余项利用冗余项 . 吸收法吸收法电路稳定后加入取样脉冲，在取样脉冲作用期间输出的信号才有电路稳定后加入取样脉冲，在取样脉冲作用期间输出的信号才有效，可以避免毛刺影响输出波形。效，可以避免毛刺影响输出波形。加取样脉冲原则：加取样脉冲原则：“或或”门及门及“或非或非”门门加负取样脉冲加负取样脉冲“与与”门及门及“与非与非”门加门加正取样脉冲正取样脉冲利用冗余项：利用冗余项：只能消除逻辑冒险，而不能消除功能冒险；适只能消除逻辑冒险，而不能消除功能冒险；适用范围有限用范围有限三种方法比较：三种方法比较：选通法：选通法：加取样脉冲对逻辑冒险及功能冒险都有效。目前加取样脉冲对逻辑冒险及功能冒险都有效。目前大多数中规模集成模块都设有使能端，可以将取样信号作大多数中规模集成模块都设有使能端，可以将取样信号作用于该端，待电路稳定后才使输出有效。用于该端，待电路稳定后才使输出有效。增加惯性延