競爭冒險原理

1、競爭冒險險原理（一）一一般競爭爭冒險的的產(chǎn)生及及消除理論上分分析組合合邏輯電電路時，都沒有有考慮門門電路的的延遲時時間對電電路產(chǎn)生生的影響響。實際際上，從從信號輸輸入到輸輸出穩(wěn)定定都需要要一定的的時間。由于從從輸入到到輸出的的過程中中，不同同通路上上門的級級數(shù)不同同，或者者門電路路平均延延遲時間間的差異異，使信信號從輸輸入經(jīng)不不同通路路傳輸?shù)降捷敵黾壖壍臅r間間不同。由于這這個原因因，可能能會使邏邏輯電路路產(chǎn)生錯錯誤輸出出。通常常把這種種現(xiàn)象稱稱為競爭爭冒險。競爭冒險險現(xiàn)象有有兩種情情況，分分別是00型競爭爭冒險現(xiàn)現(xiàn)象和11型競爭爭冒險現(xiàn)現(xiàn)象。0型競爭爭冒險現(xiàn)現(xiàn)象如下圖所所示：圖12-1 0型競

2、競爭冒險險電路圖圖 圖112-22 波波形圖 輸出出函數(shù)，在電路路達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定時，即靜態(tài)態(tài)時，輸輸出L總總是1。然而在在A變化化時（動動態(tài)時），從圖圖12-2可見見，在輸輸出L的的某些瞬瞬間會出出現(xiàn)0，即當(dāng)AA經(jīng)歷11變0的的變化時時，L出出現(xiàn)窄脈脈沖，即即電路存存在靜態(tài)態(tài)0型競競爭冒險險現(xiàn)象。或門GG2的兩兩個輸入入信號分分別由GG1和AA端兩個個路徑在在不同時時刻到達(dá)達(dá)的現(xiàn)象象，通常常稱為競競爭，由由此產(chǎn)生生輸出干干擾脈沖沖的現(xiàn)象象稱為冒冒險。(2) 1型競競爭冒險險現(xiàn)象如下圖所所示： 圖112-33 11型競爭爭冒險電電路圖 圖122-4 波形形圖 輸輸出，在在電路達(dá)達(dá)到穩(wěn)定定時，即即靜態(tài)

3、時時，輸出出L總是是0。然然而在AA變化時時（動態(tài)態(tài)時），從圖112-44可見，在輸出出L的某某些瞬間間會出現(xiàn)現(xiàn)1，即即當(dāng)A經(jīng)經(jīng)歷0變變1的變變化時，L出現(xiàn)現(xiàn)窄脈沖沖，即電電路存在在靜態(tài)11型競爭爭冒險現(xiàn)現(xiàn)象?？偨Y(jié)當(dāng)電路中中存在由由反相器器產(chǎn)生的的互補信信號，且且在互補補信號的的狀態(tài)發(fā)發(fā)生變化化時可能能出現(xiàn)競競爭冒險險現(xiàn)象。 4. 消除除競爭冒冒險的方方法 (11) 發(fā)發(fā)現(xiàn)并消消掉互補補變量 例例如，函函數(shù)式，在B=C=00時，可可得。若若直接根根據(jù)這個個邏輯表表達(dá)式組組成邏輯輯電路，則可能能出現(xiàn)競競爭冒險險?？梢砸詫⒑瘮?shù)數(shù)式化為為，根據(jù)據(jù)這個表表達(dá)式組組成邏輯輯電路就就不會出出現(xiàn)競爭爭冒險。

4、 (22) 增增加乘積積項 例例如，函函數(shù)式，當(dāng)A=B=11時，可可得，根根據(jù)這個個邏輯表表達(dá)式組組成邏輯輯電路，則可能能出現(xiàn)競競爭冒險險。我們們可利用用代數(shù)恒恒等式將將L化為為，根據(jù)這這個表達(dá)達(dá)式組成成邏輯電電路就不不會出現(xiàn)現(xiàn)競爭冒冒險。 (33) 輸輸出端并并聯(lián)電容容器 如如果邏輯輯電路在在較慢的的速度下下工作，為了消消去競爭爭冒險，可以在在輸出端端并聯(lián)一一個電容容器，其其容量為為4220Pff之間，它對于于很窄的的負(fù)跳變變脈沖起起到平波波的作用用，這時時在輸出出端就不不會出現(xiàn)現(xiàn)邏輯錯錯誤。（二）在在CPLLD中模模擬競爭爭冒險的的產(chǎn)生圖12-5 競爭冒險原理圖由于普通通門電路路的傳輸輸時

5、延只只有幾十十個納秒秒，而且且競爭冒冒險產(chǎn)生生的脈沖沖很窄，用普通通的示波波器無法法看清楚楚，要看看到競爭爭冒險現(xiàn)現(xiàn)象，就就需要精精度很高高的示波波器。如如果用普普通的硬硬件電路路做的話話，由于于電路的的分布電電容和其其它干擾擾，使得得本來就就很窄的的脈沖被被積分掉掉了，考考慮到一一般情況況，我們們采用可可編程邏邏輯器件件來做此此實驗。它的原原理見圖圖12-2所示示。要做此實實驗就要要使用可可編程邏邏輯器件件及其相相關(guān)軟件件的使用用。這方方面的知知識可以以參照本本實驗指指導(dǎo)書的的可編程程邏輯器器件實驗驗部分。在此我我們使用用MAXX+pllusIII軟件件的仿真真功能，來觀察察使用DD觸發(fā)器器

6、做分頻頻時產(chǎn)生生的競爭爭冒險現(xiàn)現(xiàn)象。需需要說明明的是，在本實實驗中我我們沒有有做基本本門電路路產(chǎn)生的的競爭冒冒險。我我們做的的是組合合邏輯電電路使用用時產(chǎn)生生的競爭爭冒險。它們的的原理都都相似，都是由由于器件件的時延延引起的的，都會會造成一一定的危危害。圖126 仿真真分析 從從仿真分分析中能能清楚的的看到，在2分分頻，44分頻，8分頻頻，166分頻時時，都有有一定的的傳輸時時延，雖雖然只有有幾個或或十幾個個納秒，但分頻頻的次數(shù)數(shù)比較多多，就可可能造成成影響。下圖是是器件的的傳輸時時延分析析圖：圖127 傳輸輸時延分分析從傳輸時時延分析析圖中我我們可以以看出，第一次次分頻即即2分頻頻時，有有8

7、納秒秒的時延延，第二二次分頻頻即4分分頻時有有17納納秒的時時延，第第三次分分頻即88分頻時時有266納秒的的時延，第四次次分頻即即16分分頻時有有35納納秒的時時延。這這樣如果果有很多多級的分分頻，時時延就會會更多。由以上分分析可知知，競爭爭冒險產(chǎn)產(chǎn)生的原原因是DD觸發(fā)器器分頻引引起的時時延，如如何消除除這種競競爭冒險險呢？我我們采用用同步觸觸發(fā)的方方式就可可以消除除。因為為在上面面的原理理圖中，我們采采用的是是異步觸觸發(fā)的方方式，即即每一個個觸發(fā)器器都是單單獨翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的。如如果采用用所有的的觸發(fā)器器同時翻翻轉(zhuǎn)就可可以消除除這種競競爭冒險險。三、實驗驗步驟運行MAAX+pplussII軟軟件，學(xué)學(xué)習(xí)其基基本用法法（本實實驗也可可以在學(xué)學(xué)習(xí)了PPLD實實驗后再再做）。在MAXX+pllusIII軟件件中按照照圖122-5輸輸入原理理圖，并并編譯，下載。使用MAAX+pplussII軟軟件的仿仿真功能能，觀察察分頻時時的延時時。使用MAAX+pplussII軟軟件的時時序分析析功能，觀察各各級分頻頻之間的的時延。四、實驗驗報告要要求1、在MMAX+pluusII