《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課件13學(xué)習(xí)情境4.5~4.6

學(xué)習(xí)情境4組合邏輯電路設(shè)計(jì)與分析4.5數(shù)據(jù)分配器和選擇器數(shù)據(jù)分配器

多路數(shù)據(jù)分配器的功能與數(shù)據(jù)選擇器正好相反，它有一個(gè)數(shù)據(jù)源輸入端和多個(gè)數(shù)據(jù)輸出端，在地址信號的控制下，將一個(gè)源來的數(shù)據(jù)分配到某一個(gè)對應(yīng)的輸出端去。

要分配2n個(gè)通道，需要由n位地址碼控制，地址碼的不同取值組合控制數(shù)據(jù)通道的對應(yīng)選通。如4路分配器需要由2位地址碼控制，8路分配器需要由3位地址碼控制。4.5.1數(shù)據(jù)分配器

在多路數(shù)據(jù)傳送過程中，能夠根據(jù)需要將其中任意一路挑選出來的電路，叫做數(shù)據(jù)選擇器，也稱為多路選擇器,其作用相當(dāng)于多路開關(guān)。常見的數(shù)據(jù)選擇器有四選一、八選一、十六選一電路。4.5.2數(shù)據(jù)選擇器一、2選1數(shù)據(jù)選擇器

（a）（b）（c）4.5.2數(shù)據(jù)選擇器二、4選1數(shù)據(jù)選擇器如4選1數(shù)據(jù)選擇器功能表4.12所示，A、B為控制數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳送的地址輸入信號，D_0~D_3為供選擇的電路并行輸入信號，G為選通端或者使能端，低電平有效。當(dāng)G為1時(shí)，選擇器不工作，禁止數(shù)據(jù)輸入；G為0時(shí)，選擇器正常工作，允許數(shù)據(jù)通過。輸入輸出1××××××0000×××001×××101××0×01××1×10×0××01×1××110×××011×××4.5.2數(shù)據(jù)選擇器

4.6.1競爭－冒險(xiǎn)的概念競爭與冒險(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)電路中某一會合點(diǎn)的時(shí)間有先有后，這種現(xiàn)象稱為競爭。由于競爭而使電路輸出發(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，如圖所示。4.6.1競爭－冒險(xiǎn)的概念競爭：數(shù)字電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，門電路的兩個(gè)輸入信號出現(xiàn)同時(shí)向相反邏輯電平跳變的現(xiàn)象。延遲：由于邏輯門的傳輸延遲時(shí)間和電路的負(fù)載電容、傳輸線分布電容效應(yīng)等因素的影響，使得傳輸?shù)酵粋€(gè)門輸入端的一組信號到達(dá)的時(shí)間有先后之分。冒險(xiǎn)：是指在某一瞬間數(shù)字電路中出現(xiàn)非預(yù)期信號的現(xiàn)象，即出現(xiàn)違背真值表規(guī)定的邏輯電平的情況。競爭的結(jié)果不一定產(chǎn)生冒險(xiǎn)，只是有可能會產(chǎn)生冒險(xiǎn)。當(dāng)輸入信號改變狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)致輸出端的輸出信號出現(xiàn)不應(yīng)發(fā)生的狀態(tài)抖動是，稱之為競爭冒險(xiǎn)。

競爭是經(jīng)常發(fā)生的，但不一定都會產(chǎn)生毛刺。如圖4-38(b)中A由0變1時(shí)也有競爭，卻未產(chǎn)生毛刺，所以競爭不一定造成危害。但一旦出現(xiàn)了毛刺，若下級負(fù)載對毛刺敏感，則毛刺將使負(fù)載電路發(fā)生誤動作。4.6.1競爭－冒險(xiǎn)的概念4.6.1競爭－冒險(xiǎn)的概念具體的競爭－冒險(xiǎn)現(xiàn)象如圖：4.6.2競爭冒險(xiǎn)的判別

4.6.2競爭冒險(xiǎn)的判別

4.6.2競爭冒險(xiǎn)的判別

4.6.2競爭冒險(xiǎn)的判別將計(jì)算機(jī)輔助分析的手段用于分析數(shù)字電路以后，可從原理上檢查復(fù)雜數(shù)字電路的競爭—冒險(xiǎn)現(xiàn)象提供有效的手段。通過在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行數(shù)字電路的模擬程序，能夠迅速查出電路是否會存在競爭—冒險(xiǎn)現(xiàn)象。目前已有這類成熟的程序可供選用。此外，用實(shí)驗(yàn)來檢查電路的輸出端是否有因?yàn)楦偁帯半U(xiǎn)而產(chǎn)生的尖峰脈沖，也是一種十分有效的判斷方法。這時(shí)加到輸入端的信號波形，應(yīng)該包含輸入變量的所有可能發(fā)生的狀態(tài)變化。4.6.2競爭冒險(xiǎn)的判別值得注意的是，即使是用計(jì)算機(jī)輔助手段檢查過的電路，往往也還需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的方法檢驗(yàn)，才能最后確定電路是否存在競爭—冒險(xiǎn)。因?yàn)樵谟糜?jì)算機(jī)軟件模擬數(shù)字電路時(shí)，只能采用標(biāo)準(zhǔn)化的典型參數(shù)，甚至有些參數(shù)取得的還是近似值，所以得到的模擬結(jié)果有時(shí)和實(shí)際電路的工作狀態(tài)會有出入。因此可以認(rèn)為，只有實(shí)驗(yàn)檢查的結(jié)果才是最終的結(jié)論。4.6.3消除競爭－冒險(xiǎn)的方法消除競爭－冒險(xiǎn)方法1：如圖所示，接入濾波電容，這樣就可以消除由于競爭冒險(xiǎn)而產(chǎn)生的尖峰脈沖，但這種方法也會影響到正常信號波形的形狀。接入的電容的數(shù)值通常在幾十至幾百皮法范圍內(nèi)。接入濾波電容消除競爭－冒險(xiǎn)4.6.3消除競爭－冒險(xiǎn)的方法消除競爭－冒險(xiǎn)方法２：引入選通脈沖，這種方法需要準(zhǔn)確設(shè)定脈沖，如圖所示。引入選通脈沖消除競爭－冒險(xiǎn)4.6.3消除競爭－冒險(xiǎn)的方法消除競爭－冒險(xiǎn)方法３：修改邏輯設(shè)計(jì),增加冗余項(xiàng)，但在復(fù)雜邏輯情況下，難以完全消除競爭－冒險(xiǎn)。

修改邏輯設(shè)計(jì)消除競爭－冒險(xiǎn)4.6.3消除競爭－冒險(xiǎn)的方法試判斷圖中的電路是否存在競爭－冒險(xiǎn)，已知任何瞬時(shí)輸入變量只可能有一個(gè)改變狀態(tài)。若存在競爭－冒險(xiǎn)，應(yīng)如何修改電路。解：輸出端的邏輯式為當(dāng)B＝C＝1時(shí)，故此電路存在競爭－冒險(xiǎn)現(xiàn)象。若將上述邏輯式改為則當(dāng)B＝C＝1時(shí)，無論A如何變化，Y＝1，A的狀態(tài)不會再引起競爭－冒險(xiǎn)現(xiàn)象。以上三種方法各有特點(diǎn)。增加冗余項(xiàng)適用范圍有限；加濾波電容是實(shí)驗(yàn)調(diào)試階段常采取的應(yīng)急措施；加選通脈沖則是行之有效的方法。目前許多MSI器件都備有使能(選通控制)端，為加選通信號消除毛刺提供了方便。4.6.3消除競爭－冒險(xiǎn)的方法4.6.3消除競爭－冒險(xiǎn)的方法則消除由A帶來的競爭－冒險(xiǎn)的如圖所示注:為了使電路所用器件最少