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组合逻辑电路中的竞争与冒险
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。D10可以据表4-17求出:当B4=1时,D10一定为1;当B4=0,B3B2B1B0从1010到1111时,D10=1。故可求得
图4-37表示用2片四位二进制全加器完成两个一位8421BCD码的加法运算电路,第Ⅰ片完成二进数相加的操作,第Ⅱ片完成和的修正操作。图中,第一片输出的二进制数为C4、S3、S2、S1、S0,第二片完成和的修正操作,根据式(4-20)可求得8421BCD码的进位输出为表4–17十进制数0~19与相应的二进制数及8421BCD码图4–37一位8421BCD码加法器这就是由竞争所造成的错误输出,这种宽度很窄的脉冲,人们形象地称其为毛刺(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)。这种负向毛刺也称为0型冒险;反之,若出现正向毛刺称1型冒险。又如图4-39所示情况,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(图中未考虑门的延迟时间)。这种由于多个输入变量同时变化引起的冒险称为功能冒险。
竞争是经常发生的,但不一定都会产生毛刺。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竞争与冒险现象示例1图4–39竞争与冒险现象示例22.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。②K图法。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4-40所示电路,其K图示于图4-40(a),该图上两卡诺圈相切,当输入变量ABC由111变为110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。③实验法。两个以上的输入变量同时变化引起的功能冒险难以用上述方法判断。因而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。图4–40用K图识别和消除逻辑冒险3.冒险现象的消除当电路中存在冒险现象时,必须设法消除它,否则会导致错误结果。消除冒险现象通常有如下方法:①加滤波电路,消除毛刺的影响。毛刺很窄,其宽度可以和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
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