《數(shù)字電路與數(shù)字邏輯》第四章(1)

1、2022-1-10編輯ppt1第三節(jié) 競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn) 2.冒險(xiǎn) 二、邏輯冒險(xiǎn)的檢查 一、競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)的概念 1. 競(jìng)爭(zhēng) 1.代數(shù)法 2.卡諾圖法 三、功能冒險(xiǎn)的檢查 2022-1-10編輯ppt23.不變的（n-p）個(gè)輸入變量組成的乘積項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的卡諾圈中，有“1”也有“0” 。四、冒險(xiǎn)的消除方法 1. 增加多余項(xiàng) （只適用于消除邏輯冒險(xiǎn)） 2.加濾波電容 （對(duì)輸出波形邊沿要求不高的情況下運(yùn)用)3.加取樣脈沖 1.輸入變量變化前后，函數(shù)值相同； 2.有p（2）個(gè)變量同時(shí)變化；2022-1-10編輯ppt3第三節(jié) 競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn) 一、競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)的概念 1. 競(jìng)爭(zhēng) (1) 由于連線和集成門有一定的延遲時(shí)間，致

2、使同一輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)不同路徑到達(dá)輸出端有先有后（1個(gè)或1個(gè)以上輸入信號(hào)變化）； (2) 多個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)變化，由于變化的快慢不同，致使多個(gè)輸入信號(hào)到達(dá)輸出端有先有后（2個(gè)或2個(gè)以上輸入信號(hào)變化）。 2022-1-10編輯ppt4123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:23-Feb-2002Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:1&1CABF圖 4.3.1 (d)(g)(e)例1：F = AC + AB 。2022-1-

3、10編輯ppt5A(d)A(g)A(e)FB = C = 1 時(shí)1tpd1tpd2tpd2tpd1tpd110圖 4.3.2 冒險(xiǎn)的產(chǎn)生例1：F = AC + AB 。2022-1-10編輯ppt6ABC 例2：F = AC + BC + AC 。111011001010110100ABC101 100 110 111 2.冒險(xiǎn) (2) 冒險(xiǎn) 的分類 (1) 冒險(xiǎn) 的概念 2022-1-10編輯ppt7 按短暫尖峰極性 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Feb-2002Sheet of File:E:Design Explo

4、rer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:&AAFA F A 0 1 0 (a) 1型冒險(xiǎn) 2022-1-10編輯ppt8123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Feb-2002Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:1AAFA F A 1 0 1 (b) 0型冒險(xiǎn) 2022-1-10編輯ppt9 按產(chǎn)生短暫尖峰的原因 邏輯冒險(xiǎn)和功能冒險(xiǎn) 二、邏輯冒險(xiǎn)的檢查

5、1.代數(shù)法 F = A + A 或F = A A（1型邏輯冒險(xiǎn)）（0型邏輯冒險(xiǎn)）例1 F = AC + AB 。 當(dāng) B=C= 1 時(shí)，F(xiàn) = A + A ，存在0型邏輯冒險(xiǎn)。2022-1-10編輯ppt10當(dāng) A=B= 0 時(shí)，F(xiàn) = C C ，存在1型邏輯冒險(xiǎn)。例2 F = ( A+C ) ( B+C ) 。 例3 F = A C + B C + A C 。 在 A=B=1 時(shí)，F(xiàn) = C + C ，存在0型邏輯冒險(xiǎn)。2.卡諾圖法 兩個(gè)卡諾圈部分相切，而這個(gè)相切部分又沒(méi)有被另外的卡諾圈包圍，則存在邏輯冒險(xiǎn)。 2022-1-10編輯ppt11111111010110100ABC邏輯冒險(xiǎn)產(chǎn)生的

6、條件： 相切部分取值相同的變量此時(shí)的取值組合。 對(duì)上例，即 A = B = 1 時(shí)，存在0型邏輯冒險(xiǎn)。圖 例4 F = A C + B C + A C 。 2022-1-10編輯ppt12例5 F = B C + A B + A C D 。試判斷是否存在邏輯冒險(xiǎn)。 AB CD 11011111110111110010110100在 AC = 00 時(shí)，或在 ABD = 111 時(shí)，在 BCD = 011 時(shí)，或存在0型邏輯冒險(xiǎn)。2022-1-10編輯ppt13三、功能冒險(xiǎn)的檢查 1.輸入變量變化前后，函數(shù)值相同； 2.有p（2）個(gè)變量同時(shí)變化；3.不變的（n-p）個(gè)輸入變量組成的乘積項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的

7、卡諾圈中，有“1”也有“0” 。則電路中存在功能冒險(xiǎn)。 2022-1-10編輯ppt14111111010110100ABC圖 例6 已知 F = A C + B C + A C ，當(dāng)ABC 從101變?yōu)?10時(shí)，是否會(huì)出現(xiàn)功能冒險(xiǎn)。1. F ( 1,0,1) = F ( 1,1,0 )； 2. B和C 2個(gè)變量同時(shí)變化； 3. A對(duì)應(yīng)的卡諾圈中有“0”也有“1”。所以，電路中存在功能冒險(xiǎn)。 2022-1-10編輯ppt15開(kāi)始判斷電路中是否存在冒險(xiǎn)的步驟： 邏輯冒險(xiǎn)有冒險(xiǎn)功能冒險(xiǎn)有冒險(xiǎn)無(wú)冒險(xiǎn)結(jié)束NYYN2022-1-10編輯ppt16例7 分析如下圖所示的組合網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng) ABCD 從0100

8、向1101變化時(shí)和 ABCD 從 1000 向1101變化時(shí)，是否會(huì)出現(xiàn)冒險(xiǎn)？ 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:2-Mar-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:&FCDBDAD2022-1-10編輯ppt17解 ：1.當(dāng) ABCD 從0100向1101變化時(shí)：AB CD 111101111111101100101101001. F(0,1,0,0)=F(1,1,0,1)； 2. 有2個(gè)變量同時(shí)變化

9、； 3. BC對(duì)應(yīng)的卡諾圈中有“0”也有“1”；所以，此時(shí)電路中存在功能冒險(xiǎn)。 先判斷是否有功能冒險(xiǎn)，函數(shù)F的卡諾圖如下圖所示： 2022-1-10編輯ppt18AB CD 111101111111101100101101001. F(1,0,0,0)=F(1,1,0,1)； 2. 有2個(gè)變量同時(shí)變化； 3. AC對(duì)應(yīng)的卡諾圈中全部為“1”；所以，此時(shí)電路中不存在功能冒險(xiǎn)。 2.當(dāng) ABCD 從1000向1101變化時(shí)： 先判斷是否有功能冒險(xiǎn)，函數(shù)F的卡諾圖如下圖所示： 2022-1-10編輯ppt19再判斷是否有邏輯冒險(xiǎn)：AB CD 11110111111110110010110100 即A

10、C = 10 時(shí)，存在0型邏輯冒險(xiǎn)。由卡諾圖可知，C D和AD對(duì)應(yīng)的卡諾圈部分相切，而相切部分又沒(méi)被其它卡諾圈包圍，所以存在邏輯冒險(xiǎn)。2022-1-10編輯ppt20四、冒險(xiǎn)的消除方法 1. 增加多余項(xiàng) （只適用于消除邏輯冒險(xiǎn)） 111111010110100ABC圖 例8 已知F = A C + B C + A C ，試用增加多余項(xiàng) 的方法消除邏輯冒險(xiǎn)。F = A C + B C + A C + AB 2022-1-10編輯ppt21例9 F = B C + A B + A C D 。試用增加多余項(xiàng) 的方法消除邏輯冒險(xiǎn)。 AB CD 11011111110111110010110100 F

11、= B C + A B + A C D + AC + ABD + BCD2022-1-10編輯ppt222.加濾波電容 （對(duì)輸出波形邊沿要求不高的情況下運(yùn)用)123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Mar-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:&AAFCA A F 圖 4.3.5 加電容消除冒險(xiǎn)2022-1-10編輯ppt233.加取樣脈沖 取樣脈沖的寬度和產(chǎn)生的時(shí)間有一定的要求 取樣脈沖的位置及極性選

12、取原則 a. 取樣脈沖沒(méi)到來(lái)時(shí)，輸出為0 b. 取樣脈沖到達(dá)期間，輸出正確的邏輯信號(hào)值 組合電路穩(wěn)態(tài)輸出1，則輸出高電平； 組合電路穩(wěn)態(tài)輸出0，則輸出低電平； 2022-1-10編輯ppt2400111數(shù)值F其中，F(xiàn)和F* 分別表示組合電路加取樣脈沖之前、之后的輸出。取樣脈沖F*2022-1-10編輯ppt25圖 4.3.6 用取樣法避免冒險(xiǎn)123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Mar-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbD

13、rawn By:&FABCD123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Mar-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:111F = AB CD = AB0 CD0 = 02022-1-10編輯ppt26圖 4.3.6 用取樣法避免冒險(xiǎn)（續(xù)）123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Mar-2002 Sheet of File:E:Design Ex

14、plorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:&1123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Mar-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:11&2022-1-10編輯ppt27圖 4.3.6 用取樣法避免冒險(xiǎn)（續(xù)）123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Mar-2002 Sheet

15、 of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:&1F = AB + CD = 0 = AB + CD + 12022-1-10編輯ppt28例10 已知 F = A B + A C ，用74138實(shí)現(xiàn)該函數(shù)，電路圖如下所示。試分析電路是否存在邏輯冒險(xiǎn)，若存在，加取樣脈沖避免之。 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:2-Mar-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYang

16、HengXinMyDesign.ddbDrawn By: Y Y Y Y Y Y Y YAAAEEE0112A012345677413822B&ABCF12022-1-10編輯ppt29解： F = A B + A C 的卡諾圖如下所示： 11111010110100ABC由圖可知，該電路存在邏輯冒險(xiǎn)，即當(dāng)BC = 11，A 變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)0型邏輯冒險(xiǎn)。 取樣脈沖加在74138的使能端上，如下圖所示：2022-1-10編輯ppt30圖 4.3.7 ( a ) 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:2-Mar-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By: Y Y Y Y Y Y Y YAAAEEE0112A01234