第四章_組合邏輯電路中的競爭冒險

1、組合邏輯電路中的競爭冒險4.3 組合邏輯電路中的競爭組合邏輯電路中的競爭與險象與險象競爭冒險的概念及其原因競爭冒險的概念及其原因 競爭：競爭：輸入信號經(jīng)過不同的路徑到達輸出端的時輸入信號經(jīng)過不同的路徑到達輸出端的時間有先有后，這種現(xiàn)象稱為競爭。間有先有后，這種現(xiàn)象稱為競爭。 產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生的原因：信號經(jīng)過門的級數(shù)、具體邏輯門信號經(jīng)過門的級數(shù)、具體邏輯門的時延大小、導線的長短。的時延大小、導線的長短。 競爭會給電路帶來什么樣的影響？競爭會給電路帶來什么樣的影響？ 一個簡單門電路的冒險分析一個簡單門電路的冒險分析ABFAAF一、冒險與競爭一、冒險與競爭競爭：競爭：冒險：冒險：在組合電路中，信號經(jīng)

2、由不同的途徑達到某一會合點在組合電路中，信號經(jīng)由不同的途徑達到某一會合點的時間有先有后的時間有先有后由于競爭而引起電路輸出發(fā)生瞬間錯誤現(xiàn)象。表現(xiàn)為由于競爭而引起電路輸出發(fā)生瞬間錯誤現(xiàn)象。表現(xiàn)為輸出端出現(xiàn)了原設計中沒有的窄脈沖，常稱其為毛刺。輸出端出現(xiàn)了原設計中沒有的窄脈沖，常稱其為毛刺。冒險的概念及其產(chǎn)生的原因冒險的概念及其產(chǎn)生的原因 在組合電路中，當邏輯門有兩個互補輸入信號在組合電路中，當邏輯門有兩個互補輸入信號同時向相反狀態(tài)變化時，輸出端可能產(chǎn)生過渡干同時向相反狀態(tài)變化時，輸出端可能產(chǎn)生過渡干擾脈沖的現(xiàn)象，稱為擾脈沖的現(xiàn)象，稱為競爭冒險競爭冒險。 如果電路中存在競爭現(xiàn)象，則當輸入信號變化如

3、果電路中存在競爭現(xiàn)象，則當輸入信號變化時就有可能引起輸出信號出現(xiàn)非預期的錯誤輸出，時就有可能引起輸出信號出現(xiàn)非預期的錯誤輸出，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為險象或冒險險象或冒險。 險象的判斷險象的判斷 判斷組合邏輯電路中是否有可能產(chǎn)生險象判斷組合邏輯電路中是否有可能產(chǎn)生險象的方法有兩種，即的方法有兩種，即代數(shù)法代數(shù)法和和卡諾圖法?？ㄖZ圖法。代數(shù)法判斷險象代數(shù)法判斷險象 首先檢查函數(shù)表達式中是否存在具備競爭首先檢查函數(shù)表達式中是否存在具備競爭條件的變量，即是否有某個變量同時以原條件的變量，即是否有某個變量同時以原變量和反變量的形式在函數(shù)表達式中出現(xiàn)。變量和反變量的形式在函數(shù)表達式中出現(xiàn)。 若有，則消去

4、函數(shù)表達式的其他變量，再若有，則消去函數(shù)表達式的其他變量，再看函數(shù)表達式是否能化成或的形式，若能，看函數(shù)表達式是否能化成或的形式，若能，則對應的邏輯電路存在產(chǎn)生險象的可能性。則對應的邏輯電路存在產(chǎn)生險象的可能性。 例例1 判斷函數(shù)表達式判斷函數(shù)表達式 對應的邏輯電路是否可能產(chǎn)生險象。對應的邏輯電路是否可能產(chǎn)生險象。 ；，AF00BCAF01BC，；，AF10BCAAF11BC，ACBAC AF 解：解：由函數(shù)表達式可知，變量由函數(shù)表達式可知，變量A和和C具備競具備競爭的條件，所以應對這兩個變量進行分析。先考爭的條件，所以應對這兩個變量進行分析。先考察變量察變量A，將，將B和和C的各個取值組合分

5、別代入函數(shù)的各個取值組合分別代入函數(shù)表達式，可得表達式，可得 可見可見BC11時，變量時，變量A的變化可能使電路產(chǎn)生的變化可能使電路產(chǎn)生險象。險象?？ㄖZ圖法判斷險象卡諾圖法判斷險象 首先畫出函數(shù)的卡諾圖，并畫出和函數(shù)表首先畫出函數(shù)的卡諾圖，并畫出和函數(shù)表達式中各達式中各“與與”項對應的卡諾圖。項對應的卡諾圖。 然后觀察卡諾圖，若發(fā)現(xiàn)某兩個卡諾圖存然后觀察卡諾圖，若發(fā)現(xiàn)某兩個卡諾圖存在在“相切相切”關系，即兩個卡諾圖之間存在關系，即兩個卡諾圖之間存在不被同一個卡諾圖包含的相鄰最小項，則不被同一個卡諾圖包含的相鄰最小項，則該電路可能產(chǎn)生險象。該電路可能產(chǎn)生險象。 例例2 判斷函數(shù)判斷函數(shù) 對應的邏

6、輯電路是否可能產(chǎn)生險象。對應的邏輯電路是否可能產(chǎn)生險象。CABCADAF三、冒險現(xiàn)象的消除三、冒險現(xiàn)象的消除1. 1. 利用冗余項利用冗余項如圖所示卡諾圖，只要在兩圈相切處增加一個圈（冗余），就能如圖所示卡諾圖，只要在兩圈相切處增加一個圈（冗余），就能消除冒險。由此得函數(shù)表達式為消除冒險。由此得函數(shù)表達式為三、冒險現(xiàn)象的消除三、冒險現(xiàn)象的消除. . 增加慣性延時環(huán)節(jié)增加慣性延時環(huán)節(jié) 在輸出端加小電容在輸出端加小電容C C可以消除毛刺如圖可以消除毛刺如圖3-583-58所示。但是輸所示。但是輸出波形的前后沿將變壞出波形的前后沿將變壞, , 在對波形要求較嚴格時，應再加整形在對波形要求較嚴格時，應

7、再加整形電路。電路。 . 選通法選通法三、冒險現(xiàn)象的消除三、冒險現(xiàn)象的消除1 1. 利用冗余項利用冗余項 . 吸收法吸收法電路穩(wěn)定后加入取樣脈沖，在取樣脈沖作用期間輸出的信號才有電路穩(wěn)定后加入取樣脈沖，在取樣脈沖作用期間輸出的信號才有效，可以避免毛刺影響輸出波形。效，可以避免毛刺影響輸出波形。加取樣脈沖原則：加取樣脈沖原則：“或或”門及門及“或非或非”門門加負取樣脈沖加負取樣脈沖“與與”門及門及“與非與非”門加門加正取樣脈沖正取樣脈沖利用冗余項：利用冗余項：只能消除邏輯冒險，而不能消除功能冒險；適只能消除邏輯冒險，而不能消除功能冒險；適用范圍有限用范圍有限三種方法比較：三種方法比較：選通法：選通法：加取樣脈沖對邏輯冒險及功能冒險都有效。目前加取樣脈沖對邏輯冒險及功能冒險都有效。目前大多數(shù)中規(guī)模集成模塊都設有使能端，可以將取樣信號作大多數(shù)中規(guī)模集成模塊都設有使能端，可以將取樣信號作用于該端，待電路穩(wěn)定后才使輸出有效。用于該端，待電路穩(wěn)定后才使輸出有效。增加慣性延