3.5 组合逻辑电路中的竞争-冒险在前面的章节中，对组合逻辑电路的分析和设计，都没有考虑门电路的传输延迟时间对 组合电路性能的影响信号从输入经不同的途径传输到输出级，存在着不同的延迟时间若 传输延迟时间过长，就可能发生信号尚未传输到输出端，输入信号的状态又发生了新的变化， 使 电路工作不正常；由于各种门的延时不同，或输入信号状态变化的速度不同，也可能使 电路无法正常工作，使电路的逻辑功能遭到破坏这种在电路的状态变化过程中，由于传输延迟时间而使组合电路输出波形出现尖脉冲信号(也称电压毛刺)的现象称为组合逻辑电路中的竞争-冒险现象3.5.1 产生竞争-冒险的原因由于两个信号到达门电路输入端的时间不同，当组合逻辑电路中存在由反相器产生的互 补信号，状态发生变化时，组合逻辑电路有可能产生竞争-冒险现象我们以图 3-5-1(a)为例进行分析图中假定 G2 门的输入信号 A 和 A 非是理想的阶跃脉 冲，但是信号 A 非经反相器 Gl 延迟后到达 G2 门的输入端因此信号 A 非的下降沿滞后于信 号 A 的上升沿，使 G2 的输出波形 Y 在状态的过渡过程中产生了一个不应有的负向尖脉冲信 号(负向电压毛刺)，如图 3-5-1(b)所示，即该电路产生了竞争一冒险现象。
由上述分析可见，由于门的延时，当组合逻辑电路中存在由反相器产生的互补信号，状 态发生变化时，组合逻辑电路就可能产生竞争一冒险现象 由于电路中各个门的传输延迟时间不同，也有可能引起竞争一冒险现象我们以图 3- 5-2(a)为例进行分析图中假定 Gl 门的传输延迟时间为 tPdl，G2 门的传输延迟时间为 tpd2，G3 门的传输延迟时间为 tpd3＝0，并设如 tpd2 〉tPdl 当输入信号 A、B、C 的状态由 111 变化为 101 时，仅变量 B 发生变化，与非门 Gl 和 G2 的输出 Yl 和 Y2 则分别由 B 和 B 非的变化所决定当 B 由 1、0 时，则 B 非 由 0，1，由于 tpd2 > tPdl ，因此，Yl 先由 0 —> l，然后 Y2 由 1 -> 0，使该组合电路的输出 Y 在电路的瞬时过渡状态中出现负向电压毛刺，如图 3—5— 2(b)所示，即该电路产生了竞争-冒险现象由此可以推理，组合电路中各个门的传输延迟时间不同，也有可能引起竞争一冒险现象此外，当组合电路中有两个或两个以上输入变量同时发生状态变化或门电路中有两个输入 信号同时向相反的逻辑电平跳变时，组合电路均有可能引起竞争一冒险现象。
3.5.2 检查竞争-冒险的方法当组合电路的输入变量每次只有一个改变状态，或虽有 p(＞1)个变量同时变化，但对 应的 2n种输入状态下，电路的输出为全“0”或全“1”时，可用逻辑表达式判断法和卡诺 图法来判别1．逻辑表达式判断法根据组合逻辑电路写出逻辑表达式，只要该输出逻辑表达式在一定的条件下能化简为Y＝A 十 或 Y＝A·AA则该组合电路存在竞争一冒险现象 [例 3-5—1]试判断图 3—5—3 所示组合逻辑电路是否存在竞争-冒险现象解： 图 3—5—3(a)所示电路的输出逻辑表达式为CBBCBAY当输入变量 A＝C＝l 时，上式将成为Y＝B 十B故该组合电路存在竞争-冒险现象图 3—5—3(b)所示电路的输出逻辑表达式为)()(CABAY当输入变量 B＝0，C＝l 时，上式将成为Y＝A·A故该组合电路也存在竞争-冒险现象2.卡诺图法当输入变量的状态由最小项 mi 变到 mj 时，若 mi 和 mj 分属于相邻，但又不相交的两个 卡诺圈中，或最小项 mi 和 mj 分属于两个彼此相交的卡诺圈中，但不处在相交的区域内，则 该组合电路有可能存在竞争-冒险现象当组合电路的输入变量每次有两个以上同时发生变化时，通常可采用在计算机上运行数 字电路的模拟程序，它能迅速查出电路是否会由于竞争一冒险而输出尖峰脉冲。
另一种方法是在组合电路的输入端，加所有可能发生的输入状态的变化，通过实验来检 查该组合电路的输出端是否有因竞争一冒险而产生的尖峰脉冲3.5.3 消除竞争-冒险的方法组合电路中的竞争一冒险主要是由信号到达的时差产生的，它仅发生在电路状态变化瞬 间过渡过程中，因此可采取如下措施来消除竞争-冒险现象1．消去互补变量2．增加校正项3．加选通脉冲4．输出端并接电容小 结本章讨论了组合逻辑电路的特点及组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是：电路任一时刻的输出仅取决于该时刻的输入状态， 与电路前一时刻的状态无关在电路结构上的特点是：只包含门电路，没有存储元件，没有 反馈支路组合逻辑电路的基本分析方法是逻辑函数推导法，即对分析的组合逻辑电路逐级写出 输出与输入之间的逻辑关系表达式，再经化简或变换推导出该电路的输出逻辑表达式，列 出它的真值表，可识别该电路的逻辑功能，并可评价该电路在性能和结构上的优劣组合逻辑电路的基本设计方法是根据给定的逻辑问题，进行逻辑抽象，列出该逻辑问 题的真值表，写出逻辑函数表达式，再经适当的化简和变换，得到适当形式的逻辑函数表达 式，并据此画逻辑电路图。
数字系统中的逻辑问题是层出不穷的，为解决这些逻辑问题而设计的逻辑电路也是无穷 尽 的为了使用方便，经常使用的逻辑电路被制成了中、小规模集成的标准化产品如本 节介绍的数字系统中经常使用到的组合部件——编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、数 值比较器、算术运算电路和奇偶校验器，其分析方法与门电路组成的组合逻辑电路的分析方 法是一致的用中规模集成组件设计组合逻辑电路的步骤和小规模集成电路基本是一样的，只是需要 将逻辑表达式变换成与所选的中规模集成组件的逻辑表达式相类似的形式，而不是化为最简 形式，以便通过两个逻辑函数的对应关系，确定输入变量的连接在输入变量的状态发生变化的瞬间过渡过程中，组合电路会产生竞争一冒险现象若电 路的负载对电压毛刺敏感，就会使负载电路误动作，造成危害所以在组合电路的设计中应 采取消除竞争一冒险的有效措施。
