第四章組合邏輯電路中的競爭冒險

組合邏輯電路中的競爭冒險4.3

組合邏輯電路中的競爭與險象競爭冒險的概念及其原因競爭：輸入信號經過不同的路徑到達輸出端的時間有先有后，這種現象稱為競爭。

產生的原因：信號經過門的級數、具體邏輯門的時延大小、導線的長短。

競爭會給電路帶來什么樣的影響？

1.理想情況輸入與輸出為穩定狀態。（沒有考慮信號通過導線和邏輯門的傳輸延遲時間）。2.實際情況信號通過導線和門電路時，都存在時間延遲；信號發生變化時也有一定的上升時間或下降時間。3.電路設計中要考慮的因素盡量采用最簡電路；盡量采用相同規格的元器件，以免由于元器件性能差異產生錯誤；電路設計應考慮導線延時、元器件處理延時和元器件級數等競爭冒險的概念及其原因

如果電路中存在競爭現象，則當輸入信號變化時就有可能引起輸出信號出現非預期的錯誤輸出，這種現象稱為險象或冒險。

險象會使電路輸出端產生短暫的不穩定，應當避免

競爭：輸入信號經不同路徑到達輸出的時間有先有后的現象稱為競爭。競爭是普遍存在的，不可避免的，有競爭不一定產生錯誤。競爭分為：臨界競爭：導致錯誤輸出的競爭。非臨界競爭：不產生錯誤輸出的競爭。在組合電路中，當輸入信號的狀態改變時，輸出端可能會出現不正常的干擾信號，使電路產生錯誤的輸出，這種現象稱為競爭冒險。產生競爭冒險的原因：主要是門電路的延遲時間產生的。干擾信號正尖峰冒險負尖峰冒險分析下圖電路的輸出波形AF1≥1結論：1、變量的變化會產生競爭；

2、當元器件有延時時，輸出可能會產生險象。3、并不是有了競爭就有險象，在本例中，A變化了兩次的過程中，只有一次有險象，而另一次沒有險象。

4、利用波形來分析和判斷有無險象，比較麻煩，有無好的簡單方法來判斷電路有無險象呢？

5、競爭和險象是針對具體電路的，雖然邏輯函數功能一樣，不同電路會有不同的險象結果。

6、險象對于電路產生結果是在輸出端產生不應該有的短暫的尖峰脈沖，一旦延時時間經過，而恢復到正常狀態。冒險及分類

邏輯門因輸入端的競爭而導致輸出產生不應有的尖峰干擾脈沖（又稱為過渡干擾脈沖）的現象。靜態險象：輸入變化輸出不應變化的情況下，產生短暫錯誤輸出的險象。動態險象：輸入變化輸出應變化的情況下，輸出在變化過程中產生了短暫的錯誤輸出的現象。動態險象一般是由靜態險象引起的，消除了靜態險象也就消除了動態險象。0型險象：錯誤輸出信號為負脈沖的險象。1型險象：錯誤輸出信號為正脈沖的險象。靜態險象和動態險象均可分為0型險象和1型險象。險象的判斷判斷組合邏輯電路中是否有可能產生險象的方法有兩種，即代數法和卡諾圖法。代數法判斷險象首先檢查函數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變量和反變量的形式在函數表達式中出現。若有，則消去函數表達式的其他變量，再看函數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生險象的可能性。例1

判斷函數表達式對應的邏輯電路是否可能產生險象。

解：由函數表達式可知，變量A和C具備競爭的條件，所以應對這兩個變量進行分析。先考察變量A，將B和C的各個取值組合分別代入函數表達式，可得

可見BC＝11時，變量A的變化可能使電路產生險象。Eg：判斷是否可能出現冒險現象。解：當A=1、C=0時，，出現冒險現象。當B=0、C=1時，，出現冒險現象。當A=0、B=1時，，出現冒險現象。可見，函數Y存在冒險現象。Eg：試判別是否存在冒險現象。說明：由于冒險出現的可能性很多，而且組合電路的冒險現象只是可能產生，而不是一定產生，更何況非臨界冒險是允許的。因此，實用的判別冒險的方法是測試。可以認為只有實驗的結果才是最終的結論。解：當A=0、C=0時，，因此存在冒險現象。卡諾圖法判斷險象首先畫出函數的卡諾圖，并畫出和函數表達式中各“與”項對應的卡諾圈。然后觀察卡諾圖，若發現某兩個卡諾圈存在“相切”關系，即兩個卡諾圈之間存在不被同一個卡諾圈包含的相鄰最小項，則該電路可能產生險象。

例2判斷函數對應的邏輯電路是否可能產生險象。三、冒險現象的消除1.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），就能消除冒險。由此得函數表達式為有圈相切，則有競爭冒險增加冗余項，消除競爭冒險三、冒險現象的消除２.增加慣性延時環節

在輸出端加小電容C可以消除毛刺如圖3-58所示。但是輸出波形的前后沿將變壞,在對波形要求較嚴格時，應再加整形電路。

３.選通法三、冒險現象的消除1.利用冗余項

２.吸收法電路穩定后加入取樣脈沖，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。加取樣脈沖原則：“或”門及“或非”門加負取樣脈沖“與”門及“與非”門加正取樣脈沖利用冗余項：只能消除邏輯冒險，而不能消除功能冒險；適用范圍有限三種方法比較：選通法：加取樣脈沖對邏輯冒險及功能冒險都有效。目前大多數中規模集成模塊都設有使能端，可以將取樣信號作用于該端，待電路穩定后才使輸出有效。增加慣性延時環節法：加濾波電容使輸出信號變壞，引起波形的上升、下降時間變長，不宜在中間級使用。實驗調試階段采用的應急措施；消除冒險現象的方法1.修改邏輯設計2.接入濾波電容

由于尖峰干擾脈沖的寬度一般都很窄，在可能產生尖峰干擾脈沖的門電路輸出端與地之間接入一個容量為幾十皮法的電容就可吸收掉尖峰干擾脈沖。3.加選通脈沖對輸出可能產生尖峰干擾脈沖的門電路增加一個接選通信號的輸入端，只有在輸入信號轉換完成并穩定后，才引入選通脈沖將它打開，此時才允許有輸出。在轉換過程中，由于沒有加選通脈