数字电子技术（第五版）课件 4.4 竞争与冒险

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数字电路与

逻辑设计第四章组合逻辑电路组合逻辑电路分析组合逻辑电路设计常用中规模组合部件原理与应用组合逻辑电路中的竞争和冒险组合逻辑电路分析组合逻辑电路设计常用中规模组合部件原理与应用组合逻辑电路中的竞争和冒险4.4组合逻辑电路中的竞争与冒险1.竞争与冒险

在组合电路中，某一输入变量经不同途径传输后，到达电路中某一会合点的时间有先有后，这种现象称为竞争。由于竞争而使电路输出发生瞬时错误的现象称为冒险。例如，图4-38(a)所示电路，其输出函数为F=AB+AC。当B=C=1时，应有F=A+A=1，即不管A如何变化，输出F恒为高。而实际上由于门电路有延迟，当A由高变低时，在输出波形上出现了一个负脉冲，如图4-38(b)所示。竞争和冒险图4–38竞争与冒险现象示例1由竞争所造成的错误输出，这种宽度很窄的脉冲，人们形象称其为毛刺,这种负向毛刺也称为0型冒险（偏1冒险）。反之，若出现正向毛刺称1型冒险（偏0冒险）。(图中波形忽略了信号的前后沿，并假定各门的延迟时间均为tpd)ABACF=AB+AC当B=C=1时，应有F=1实际应该再延迟tpd竞争和冒险

竞争是经常发生的，但不一定都会产生毛刺。0变1如图4-38(b)中A由0变1时也有竞争，却未产生毛刺，所以竞争不一定造成危害。但一旦出现了毛刺，若下级负载对毛刺敏感，则毛刺将使负载电路发生误动作。图4-38(b)竞争和冒险图4-39竞争与冒险现象示例2如图所示，加到同一门电路的两输入信号同时向相反方向变化，由于过渡过程不同也会出现竞争，也有可能在输出端出现毛刺。注：图中未考虑门的延迟时间由于多个输入变量同时变化引起的冒险称为功能冒险。功能冒险竞争和冒险2.竞争与冒险的识别

①代数法。当函数表达式在一定条件下可以简化成F=X+X，或F=X·X的形式时，X的变化可能引起冒险现象。②实验法。发现冒险现象最有效的方法是实验。利用示波器仔细观察在输入信号各种变化情况下的输出信号，发现毛刺则分析原因并加以消除，这是经常采用的办法。

竞争和冒险

③K图法。用K图识别图4-38逻辑冒险①代数法。②实验法。如果两卡诺圈相切，而相切处又未被其它卡诺圈包围，则可能发生冒险现象。如图4-38所示电路，其K图示于下图。该图上两卡诺圈相切，当输入变量ABC“111”变为“011”时，F从一个卡诺圈进入另一个卡诺圈，若把圈外函数值视为0，则函数值可能按“1-0–1”变化，从而出现毛刺。F=AB+AC11竞争和冒险3.冒险现象的消除图4–41加滤波电路排除冒险①加滤波电路，消除毛刺的影响。毛刺很窄，其宽度可以和逻辑门的传输时间相比拟，因此常在输出端并联滤波电容C，或在本级输出端与下级输入端之间，串接一个积分电路来消除其影响。但C或R、C的引入会使输出波形边沿变斜，故参数要选择合适，一般由实验确定。波形边沿变斜竞争和冒险

②加选通信号，避开毛刺。图4–42加选通信号在组合电路中的输出门的一个输入端，加入一个选通信号，即可有效地消除任何冒险现象的影响。尽管可能有冒险发生，但是输出端却不会反映出来，因为当险象发生时，选通信号的低电平将输出门封锁了。毛刺仅发生在输入信号变化的瞬间，因此在这段时间内先将门封住，待电路进入稳态后，再加选通脉冲选取输出结果。该方法简单易行，但选通信号的作用时间和极性等一定要合适。竞争和冒险

③增加冗余项消除逻辑冒险。图4-40用K图识别和消除逻辑冒险例如，对于图4-40所示电路，只要在其K图上两卡诺圈相切处加一个卡诺圈就可消除逻辑冒险。这样，函数表达式变为可见，最简化设计不一定都是最佳的。即增加了一个冗余项。冗余项是简化函数时应舍弃的多余项但为了电路工作可靠又需加上它。竞争和冒险冒险现象的消除以上三种方法各有特点：增加冗余项适用范围有限；加滤波电容是实验调试阶段常采取的应急措施；加选