數(shù)字電子技術(shù)（第五版）課件 4.4 競爭與冒險

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數(shù)字電路與

邏輯設(shè)計第四章組合邏輯電路組合邏輯電路分析組合邏輯電路設(shè)計常用中規(guī)模組合部件原理與應(yīng)用組合邏輯電路中的競爭和冒險組合邏輯電路分析組合邏輯電路設(shè)計常用中規(guī)模組合部件原理與應(yīng)用組合邏輯電路中的競爭和冒險4.4組合邏輯電路中的競爭與冒險1.競爭與冒險

在組合電路中，某一輸入變量經(jīng)不同途徑傳輸后，到達(dá)電路中某一會合點的時間有先有后，這種現(xiàn)象稱為競爭。由于競爭而使電路輸出發(fā)生瞬時錯誤的現(xiàn)象稱為冒險。例如，圖4-38(a)所示電路，其輸出函數(shù)為F=AB+AC。當(dāng)B=C=1時，應(yīng)有F=A+A=1，即不管A如何變化，輸出F恒為高。而實際上由于門電路有延遲，當(dāng)A由高變低時，在輸出波形上出現(xiàn)了一個負(fù)脈沖，如圖4-38(b)所示。競爭和冒險圖4–38競爭與冒險現(xiàn)象示例1由競爭所造成的錯誤輸出，這種寬度很窄的脈沖，人們形象稱其為毛刺,這種負(fù)向毛刺也稱為0型冒險（偏1冒險）。反之，若出現(xiàn)正向毛刺稱1型冒險（偏0冒險）。(圖中波形忽略了信號的前后沿，并假定各門的延遲時間均為tpd)ABACF=AB+AC當(dāng)B=C=1時，應(yīng)有F=1實際應(yīng)該再延遲tpd競爭和冒險

競爭是經(jīng)常發(fā)生的，但不一定都會產(chǎn)生毛刺。0變1如圖4-38(b)中A由0變1時也有競爭，卻未產(chǎn)生毛刺，所以競爭不一定造成危害。但一旦出現(xiàn)了毛刺，若下級負(fù)載對毛刺敏感，則毛刺將使負(fù)載電路發(fā)生誤動作。圖4-38(b)競爭和冒險圖4-39競爭與冒險現(xiàn)象示例2如圖所示，加到同一門電路的兩輸入信號同時向相反方向變化，由于過渡過程不同也會出現(xiàn)競爭，也有可能在輸出端出現(xiàn)毛刺。注：圖中未考慮門的延遲時間由于多個輸入變量同時變化引起的冒險稱為功能冒險。功能冒險競爭和冒險2.競爭與冒險的識別

①代數(shù)法。當(dāng)函數(shù)表達(dá)式在一定條件下可以簡化成F=X+X，或F=X·X的形式時，X的變化可能引起冒險現(xiàn)象。②實驗法。發(fā)現(xiàn)冒險現(xiàn)象最有效的方法是實驗。利用示波器仔細(xì)觀察在輸入信號各種變化情況下的輸出信號，發(fā)現(xiàn)毛刺則分析原因并加以消除，這是經(jīng)常采用的辦法。

競爭和冒險

③K圖法。用K圖識別圖4-38邏輯冒險①代數(shù)法。②實驗法。如果兩卡諾圈相切，而相切處又未被其它卡諾圈包圍，則可能發(fā)生冒險現(xiàn)象。如圖4-38所示電路，其K圖示于下圖。該圖上兩卡諾圈相切，當(dāng)輸入變量ABC“111”變?yōu)椤?11”時，F(xiàn)從一個卡諾圈進(jìn)入另一個卡諾圈，若把圈外函數(shù)值視為0，則函數(shù)值可能按“1-0–1”變化，從而出現(xiàn)毛刺。F=AB+AC11競爭和冒險3.冒險現(xiàn)象的消除圖4–41加濾波電路排除冒險①加濾波電路，消除毛刺的影響。毛刺很窄，其寬度可以和邏輯門的傳輸時間相比擬，因此常在輸出端并聯(lián)濾波電容C，或在本級輸出端與下級輸入端之間，串接一個積分電路來消除其影響。但C或R、C的引入會使輸出波形邊沿變斜，故參數(shù)要選擇合適，一般由實驗確定。波形邊沿變斜競爭和冒險

②加選通信號，避開毛刺。圖4–42加選通信號在組合電路中的輸出門的一個輸入端，加入一個選通信號，即可有效地消除任何冒險現(xiàn)象的影響。盡管可能有冒險發(fā)生，但是輸出端卻不會反映出來，因為當(dāng)險象發(fā)生時，選通信號的低電平將輸出門封鎖了。毛刺僅發(fā)生在輸入信號變化的瞬間，因此在這段時間內(nèi)先將門封住，待電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，再加選通脈沖選取輸出結(jié)果。該方法簡單易行，但選通信號的作用時間和極性等一定要合適。競爭和冒險

③增加冗余項消除邏輯冒險。圖4-40用K圖識別和消除邏輯冒險例如，對于圖4-40所示電路，只要在其K圖上兩卡諾圈相切處加一個卡諾圈就可消除邏輯冒險。這樣，函數(shù)表達(dá)式變?yōu)榭梢?，最簡化設(shè)計不一定都是最佳的。即增加了一個冗余項。冗余項是簡化函數(shù)時應(yīng)舍棄的多余項但為了電路工作可靠又需加上它。競爭和冒險冒險現(xiàn)象的消除以上三種方法各有特點：增加冗余項適用范圍有限；加濾波電容是實驗調(diào)試階段常采取的應(yīng)急措施；加選