《数字电子技术基础》课件13学习情境4.5~4.6

学习情境4组合逻辑电路设计与分析4.5数据分配器和选择器数据分配器

多路数据分配器的功能与数据选择器正好相反，它有一个数据源输入端和多个数据输出端，在地址信号的控制下，将一个源来的数据分配到某一个对应的输出端去。

要分配2n个通道，需要由n位地址码控制，地址码的不同取值组合控制数据通道的对应选通。如4路分配器需要由2位地址码控制，8路分配器需要由3位地址码控制。4.5.1数据分配器

在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路挑选出来的电路，叫做数据选择器，也称为多路选择器,其作用相当于多路开关。常见的数据选择器有四选一、八选一、十六选一电路。4.5.2数据选择器一、2选1数据选择器

（a）（b）（c）4.5.2数据选择器二、4选1数据选择器如4选1数据选择器功能表4.12所示，A、B为控制数据准确传送的地址输入信号，D_0~D_3为供选择的电路并行输入信号，G为选通端或者使能端，低电平有效。当G为1时，选择器不工作，禁止数据输入；G为0时，选择器正常工作，允许数据通过。输入输出1××××××0000×××001×××101××0×01××1×10×0××01×1××110×××011×××4.5.2数据选择器

4.6.1竞争－冒险的概念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，如图所示。4.6.1竞争－冒险的概念竞争：数字电路从一个稳定状态转换到另一个稳定状态时，门电路的两个输入信号出现同时向相反逻辑电平跳变的现象。延迟：由于逻辑门的传输延迟时间和电路的负载电容、传输线分布电容效应等因素的影响，使得传输到同一个门输入端的一组信号到达的时间有先后之分。冒险：是指在某一瞬间数字电路中出现非预期信号的现象，即出现违背真值表规定的逻辑电平的情况。竞争的结果不一定产生冒险，只是有可能会产生冒险。当输入信号改变状态时，导致输出端的输出信号出现不应发生的状态抖动是，称之为竞争冒险。

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。4.6.1竞争－冒险的概念4.6.1竞争－冒险的概念具体的竞争－冒险现象如图：4.6.2竞争冒险的判别

4.6.2竞争冒险的判别

4.6.2竞争冒险的判别

4.6.2竞争冒险的判别将计算机辅助分析的手段用于分析数字电路以后，可从原理上检查复杂数字电路的竞争—冒险现象提供有效的手段。通过在计算机上运行数字电路的模拟程序，能够迅速查出电路是否会存在竞争—冒险现象。目前已有这类成熟的程序可供选用。此外，用实验来检查电路的输出端是否有因为竞争—冒险而产生的尖峰脉冲，也是一种十分有效的判断方法。这时加到输入端的信号波形，应该包含输入变量的所有可能发生的状态变化。4.6.2竞争冒险的判别值得注意的是，即使是用计算机辅助手段检查过的电路，往往也还需要经过实验的方法检验，才能最后确定电路是否存在竞争—冒险。因为在用计算机软件模拟数字电路时，只能采用标准化的典型参数，甚至有些参数取得的还是近似值，所以得到的模拟结果有时和实际电路的工作状态会有出入。因此可以认为，只有实验检查的结果才是最终的结论。4.6.3消除竞争－冒险的方法消除竞争－冒险方法1：如图所示，接入滤波电容，这样就可以消除由于竞争冒险而产生的尖峰脉冲，但这种方法也会影响到正常信号波形的形状。接入的电容的数值通常在几十至几百皮法范围内。接入滤波电容消除竞争－冒险4.6.3消除竞争－冒险的方法消除竞争－冒险方法２：引入选通脉冲，这种方法需要准确设定脉冲，如图所示。引入选通脉冲消除竞争－冒险4.6.3消除竞争－冒险的方法消除竞争－冒险方法３：修改逻辑设计,增加冗余项，但在复杂逻辑情况下，难以完全消除竞争－冒险。

修改逻辑设计消除竞争－冒险4.6.3消除竞争－冒险的方法试判断图中的电路是否存在竞争－冒险，已知任何瞬时输入变量只可能有一个改变状态。若存在竞争－冒险，应如何修改电路。解：输出端的逻辑式为当B＝C＝1时，故此电路存在竞争－冒险现象。若将上述逻辑式改为则当B＝C＝1时，无论A如何变化，Y＝1，A的状态不会再引起竞争－冒险现象。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；加选通脉冲则是行之有效的方法。目前许多MSI器件都备有使能(选通控制)端，为加选通信号消除毛刺提供了方便。4.6.3消除竞争－冒险的方法4.6.3消除竞争－冒险的方法则消除由A带来的竞争－冒险的如图所示注:为了使电路所用器件最少