《數(shù)字電子技術(shù)》教案13

學(xué)習(xí)情境4組合邏輯電路設(shè)計與分析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，它有一個數(shù)據(jù)源輸入端和多個數(shù)據(jù)輸出端，在地址信號的控制下，將一個源來的數(shù)據(jù)分配到某一個對應(yīng)的輸出端去。

要分配2n個通道，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4.5.2數(shù)據(jù)選擇器2選1數(shù)據(jù)選擇器

（a）（b）（c）4.5.2數(shù)據(jù)選擇器4選1數(shù)據(jù)選擇器如4選1數(shù)據(jù)選擇器功能右表所示，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，選擇器不工作，禁止數(shù)據(jù)輸入；G為0時，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－冒險的概念

競爭：數(shù)字電路從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個穩(wěn)定狀態(tài)時，門電路的兩個輸入信號出現(xiàn)同時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€門輸入端的一組信號到達(dá)的時間有先后之分。

冒險：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，只是有可能會產(chǎn)生冒險。當(dāng)輸入信號改變狀態(tài)時，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。4.6.1競爭－冒險的概念具體的競爭－冒險現(xiàn)象如下圖：4.6.2競爭冒險的判別

4.6.2競爭冒險的判別

4.6.2競爭冒險的判別

卡諾圖是判斷冒險的另一種方法，它比代數(shù)法更直觀、方便。其具體方法是：首先作出邏輯函數(shù)的卡諾圖，并在卡諾圖上將對稱相鄰的項圈（卡諾圈）出來，若發(fā)現(xiàn)某兩個卡諾圈存在“相切”關(guān)系，即兩個卡諾圈之間存在不被同一卡諾圈包含的相鄰最小項，則該電路可能存在冒險現(xiàn)象。將計算機(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—冒險現(xiàn)象提供有效的手段。通過在計算機(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—冒險現(xiàn)象。目前已有這類成熟的程序可供選用。

此外，用實驗來檢查電路的輸出端是否有因為競爭—冒險而產(chǎn)生的尖峰脈沖，也是一種十分有效的判斷方法。這時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競爭冒險的判別

值得注意的是，即使是用計算機(jī)輔助手段檢查過的電路，往往也還需要經(jīng)過實驗的方法檢驗，才能最后確定電路是否存在競爭—冒險。因為在用計算機(jī)軟件模擬數(shù)字電路時，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)果有時和實際電路的工作狀態(tài)會有出入。因此可以認(rèn)為，只有實驗檢查的結(jié)果才是最終的結(jié)論。4.6.3消除競爭－冒險的方法

消除競爭－冒險方法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4.6.3消除競爭－冒險的方法消除競爭－冒險方法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4.6.3消除競爭－冒險的方法消除競爭－冒險方法３：修改邏輯設(shè)計,增加冗余項，但在復(fù)雜邏輯情況下，難以完全消除競爭－冒險。

修改邏輯設(shè)計消除競爭－冒險4.6.3消除競爭－冒險的方法

例試判斷圖中的電路是否存在競爭－冒險，已知任何瞬時輸入變量只可能有一個改變狀態(tài)。若存在競爭－冒險，應(yīng)如何修改電路。解：輸出端的邏輯式為：當(dāng)B＝C＝1時：故此電路存在競爭－冒險現(xiàn)象。若將上述邏輯式改為：則當(dāng)B＝C＝1時，無論A如何變化，Y＝1，A的狀態(tài)不會再引起競爭－冒險現(xiàn)象。以上三種方法各有特點。增加冗余項適用范圍有限；加濾波電容是實驗調(diào)試階段常采取的應(yīng)急措施；加選通脈沖則是行之有