第四章_組合邏輯電路中的競爭冒險(xiǎn)

1、組合邏輯電路中的競爭冒險(xiǎn)4.3 組合邏輯電路中的競爭組合邏輯電路中的競爭與險(xiǎn)象與險(xiǎn)象競爭冒險(xiǎn)的概念及其原因競爭冒險(xiǎn)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(dá)輸出端的時輸入信號經(jīng)過不同的路徑到達(dá)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(dǎo)線的長短。的時延大小、導(dǎo)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(xiǎn)分析一個簡單門電路的冒險(xiǎn)分析ABFAAF一、冒險(xiǎn)與競爭一、冒險(xiǎn)與競爭競爭：競爭：冒險(xiǎn)：冒險(xiǎn)：在組合電路中，信號經(jīng)

2、由不同的途徑達(dá)到某一會合點(diǎn)在組合電路中，信號經(jīng)由不同的途徑達(dá)到某一會合點(diǎn)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(shè)計(jì)中沒有的窄脈沖，常稱其為毛刺。輸出端出現(xiàn)了原設(shè)計(jì)中沒有的窄脈沖，常稱其為毛刺。冒險(xiǎn)的概念及其產(chǎn)生的原因冒險(xiǎn)的概念及其產(chǎn)生的原因 在組合電路中，當(dāng)邏輯門有兩個互補(bǔ)輸入信號在組合電路中，當(dāng)邏輯門有兩個互補(bǔ)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(xiǎn)競爭冒險(xiǎn)。 如果電路中存在競爭現(xiàn)象，則當(dāng)輸入信號變化如

3、果電路中存在競爭現(xiàn)象，則當(dāng)輸入信號變化時就有可能引起輸出信號出現(xiàn)非預(yù)期的錯誤輸出，時就有可能引起輸出信號出現(xiàn)非預(yù)期的錯誤輸出，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為險(xiǎn)象或冒險(xiǎn)險(xiǎn)象或冒險(xiǎn)。 險(xiǎn)象的判斷險(xiǎn)象的判斷 判斷組合邏輯電路中是否有可能產(chǎn)生險(xiǎn)象判斷組合邏輯電路中是否有可能產(chǎn)生險(xiǎn)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。卡諾圖法。代數(shù)法判斷險(xiǎn)象代數(shù)法判斷險(xiǎn)象 首先檢查函數(shù)表達(dá)式中是否存在具備競爭首先檢查函數(shù)表達(dá)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(dá)式中出現(xiàn)。變量和反變量的形式在函數(shù)表達(dá)式中出現(xiàn)。 若有，則消去

4、函數(shù)表達(dá)式的其他變量，再若有，則消去函數(shù)表達(dá)式的其他變量，再看函數(shù)表達(dá)式是否能化成或的形式，若能，看函數(shù)表達(dá)式是否能化成或的形式，若能，則對應(yīng)的邏輯電路存在產(chǎn)生險(xiǎn)象的可能性。則對應(yīng)的邏輯電路存在產(chǎn)生險(xiǎn)象的可能性。 例例1 判斷函數(shù)表達(dá)式判斷函數(shù)表達(dá)式 對應(yīng)的邏輯電路是否可能產(chǎn)生險(xiǎn)象。對應(yīng)的邏輯電路是否可能產(chǎn)生險(xiǎn)象。 ；，AF00BCAF01BC，；，AF10BCAAF11BC，ACBAC AF 解：解：由函數(shù)表達(dá)式可知，變量由函數(shù)表達(dá)式可知，變量A和和C具備競具備競爭的條件，所以應(yīng)對這兩個變量進(jìn)行分析。先考爭的條件，所以應(yīng)對這兩個變量進(jìn)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(dá)式，可得表達(dá)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(xiǎn)象。險(xiǎn)象?？ㄖZ圖法判斷險(xiǎn)象卡諾圖法判斷險(xiǎn)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(dá)式中各達(dá)式中各“與與”項(xiàng)對應(yīng)的卡諾圖。項(xiàng)對應(yīng)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(guān)系，即兩個卡諾圖之間存在關(guān)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(xiàng)，則不被同一個卡諾圖包含的相鄰最小項(xiàng)，則該電路可能產(chǎn)生險(xiǎn)象。該電路可能產(chǎn)生險(xiǎn)象。 例例2 判斷函數(shù)判斷函數(shù) 對應(yīng)的邏

6、輯電路是否可能產(chǎn)生險(xiǎn)象。對應(yīng)的邏輯電路是否可能產(chǎn)生險(xiǎn)象。CABCADAF三、冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除三、冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除1. 1. 利用冗余項(xiàng)利用冗余項(xiàng)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(xiǎn)。由此得函數(shù)表達(dá)式為消除冒險(xiǎn)。由此得函數(shù)表達(dá)式為三、冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除三、冒險(xiǎn)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(yán)格時，應(yīng)再加整形在對波形要求較嚴(yán)格時，應(yīng)

7、再加整形電路。電路。 . 選通法選通法三、冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除三、冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除1 1. 利用冗余項(xiàng)利用冗余項(xiàng) . 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(fù)取樣脈沖加負(fù)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(xiàng)：利用冗余項(xiàng)：只能消除邏輯冒險(xiǎn)，而不能消除功能冒險(xiǎn)；適只能消除邏輯冒險(xiǎn)，而不能消除功能冒險(xiǎn)；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(xiǎn)及功能冒險(xiǎn)都有效。目前加取樣脈沖對邏輯冒險(xiǎn)及功能冒險(xiǎn)都有效。目前大多數(shù)中規(guī)模集成模塊都設(shè)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(shè)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