組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)

組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)1.競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)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(huì)合點(diǎn)的時(shí)間有先有后，這種現(xiàn)象稱為競(jìng)爭(zhēng)。由于競(jìng)爭(zhēng)而使電路輸出發(fā)生瞬時(shí)錯(cuò)誤的現(xiàn)象稱為冒險(xiǎn)。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(shí)，應(yīng)有F=A+A=1，即不管A如何變化，輸出F恒為高。而實(shí)際上由于門(mén)電路有延遲，當(dāng)A由高變低時(shí)，在輸出波形上出現(xiàn)了一個(gè)負(fù)脈沖，如圖4-38(b)所示。D10可以據(jù)表4-17求出：當(dāng)B4=1時(shí)，D10一定為1；當(dāng)B4=0，B3B2B1B0從1010到1111時(shí)，D10=1。故可求得

圖4-37表示用2片四位二進(jìn)制全加器完成兩個(gè)一位8421BCD碼的加法運(yùn)算電路，第Ⅰ片完成二進(jìn)數(shù)相加的操作，第Ⅱ片完成和的修正操作。圖中，第一片輸出的二進(jìn)制數(shù)為C4、S3、S2、S1、S0，第二片完成和的修正操作，根據(jù)式(4-20)可求得8421BCD碼的進(jìn)位輸出為表4–17十進(jìn)制數(shù)0~19與相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)及8421BCD碼圖4–37一位8421BCD碼加法器這就是由競(jìng)爭(zhēng)所造成的錯(cuò)誤輸出，這種寬度很窄的脈沖，人們形象地稱其為毛刺(圖中波形忽略了信號(hào)的前后沿，并假定各門(mén)的延遲時(shí)間均為tpd)。這種負(fù)向毛刺也稱為0型冒險(xiǎn)；反之，若出現(xiàn)正向毛刺稱1型冒險(xiǎn)。又如圖4-39所示情況，加到同一門(mén)電路的兩輸入信號(hào)同時(shí)向相反方向變化，由于過(guò)渡過(guò)程不同也會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)，也有可能在輸出端出現(xiàn)毛刺(圖中未考慮門(mén)的延遲時(shí)間)。這種由于多個(gè)輸入變量同時(shí)變化引起的冒險(xiǎn)稱為功能冒險(xiǎn)。

競(jìng)爭(zhēng)是經(jīng)常發(fā)生的，但不一定都會(huì)產(chǎn)生毛刺。如圖4-38(b)中A由0變1時(shí)也有競(jìng)爭(zhēng)，卻未產(chǎn)生毛刺，所以競(jìng)爭(zhēng)不一定造成危害。但一旦出現(xiàn)了毛刺，若下級(jí)負(fù)載對(duì)毛刺敏感，則毛刺將使負(fù)載電路發(fā)生誤動(dòng)作。圖4–38競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象示例1圖4–39競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象示例22.競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的識(shí)別

①代數(shù)法。當(dāng)函數(shù)表達(dá)式在一定條件下可以簡(jiǎn)化成F=X+X，或F=X·X的形式時(shí)，X的變化可能引起冒險(xiǎn)現(xiàn)象。②K圖法。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(xiǎn)現(xiàn)象。如圖4-40所示電路，其K圖示于圖4-40(a)，該圖上兩卡諾圈相切，當(dāng)輸入變量ABC由111變?yōu)?10時(shí)，F(xiàn)從一個(gè)卡諾圈進(jìn)入另一個(gè)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。③實(shí)驗(yàn)法。兩個(gè)以上的輸入變量同時(shí)變化引起的功能冒險(xiǎn)難以用上述方法判斷。因而發(fā)現(xiàn)冒險(xiǎn)現(xiàn)象最有效的方法是實(shí)驗(yàn)。利用示波器仔細(xì)觀察在輸入信號(hào)各種變化情況下的輸出信號(hào)，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。圖4–40用K圖識(shí)別和消除邏輯冒險(xiǎn)3.冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除當(dāng)電路中存在冒險(xiǎn)現(xiàn)象時(shí)，必須設(shè)法消除它，否則會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。消除冒險(xiǎn)現(xiàn)象通常有如下方法：①加濾波電路，消除毛刺的影響。毛刺很窄，其寬度可以和門(mén)的傳輸時(shí)間相比擬，因此常在輸出端并聯(lián)濾波電容C，或在本級(jí)輸