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1、4.5 4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险4.5.14.5.1 竞争冒险现象及其原因竞争冒险现象及其原因 4.5.2 4.5.2 逻辑冒险的检查和消除逻辑冒险的检查和消除 4.5.3 4.5.3 功能冒险的消除功能冒险的消除 1数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险产生正跳变脉冲的竞争冒险产生正跳变脉冲的竞争冒险4.5.1 竞争冒险现象及其原因竞争冒险现象及其原因竞争：竞争：在组合电路中，信号经由不同的路径达到某一会合点在组合电路中，信号经由不同的路径达到某一会合点的时间有先有后的现象的时间有先有后的现象; ;如门的延迟时间为如门的延迟时间为0 0，则输出则输出 F F恒为逻
2、辑恒为逻辑0 0。 如门的延迟时间不为如门的延迟时间不为0 0：则由于：则由于G G1 1的延迟，的延迟，A的下降沿要滞后于的下降沿要滞后于A的的上升沿，最后在输出端上升沿，最后在输出端产生尖脉冲。产生尖脉冲。 冒险冒险：由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误。表现为输出由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误。表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲（毛刺）。端出现了原设计中没有的窄脉冲（毛刺）。2数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险AFdegtpd21G21&ACBF&dgeG1G3G43数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险 信号经过任何逻辑门电路时都会有一定的延迟信号经过任何逻辑门电路时都会有一定的延迟
3、所以如果信号从输入到输出的过程中，在不同通路上经过的所以如果信号从输入到输出的过程中，在不同通路上经过的门的级数不同，门的级数不同，或者各个门电路平均延迟时间不同，就存在或者各个门电路平均延迟时间不同，就存在着竞争，并可能出现冒险。着竞争，并可能出现冒险。竞争冒险就是因信号传输延迟时间不同，而引起输出逻辑竞争冒险就是因信号传输延迟时间不同，而引起输出逻辑错误的现象。错误的现象。4.5.1 竞争冒险的现象及其原因竞争冒险的现象及其原因 ABF门的延迟示意图4数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险产生正跳变脉冲的竞争冒险产生正跳变脉冲的竞争冒险产生负跳变脉冲的竞争冒险产生负跳变脉冲的竞争冒险有竞争无冒
4、险有竞争无冒险5数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险 4.5.2 逻辑冒险的检查与消除方法逻辑冒险的检查与消除方法 逻辑冒险是指只有一个输入逻辑变量发生变化所产逻辑冒险是指只有一个输入逻辑变量发生变化所产生的冒险生的冒险代数法检查代数法检查检查表达式是否可在一定条件下成为检查表达式是否可在一定条件下成为卡诺图检查卡诺图检查观察是否存在观察是否存在“相切相切”的卡诺圈的卡诺圈画卡诺图，并按画卡诺图，并按原表达式形式原表达式形式画出合并圈画出合并圈观察两个合并圈之间是否有相邻最小项（相切）观察两个合并圈之间是否有相邻最小项（相切）6数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险逻辑冒险逻辑冒险解：变量A和C具备
5、竞争的条件, 应分别进行检查。 检查检查C： C发生变化时不会产生险象发生变化时不会产生险象. 4.5.2 4.5.2 逻辑冒险的检查与消除方法逻辑冒险的检查与消除方法 7数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险 检查A： 当B=C=1时, A的变化可能使电路产生险象. 4.5.2 4.5.2 逻辑冒险的检查与消除方法逻辑冒险的检查与消除方法 8数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险因此当因此当BD=1，C0时，电路可能由于时，电路可能由于A的变的变化化而而产生险象。产生险象。00 01 11 1000011110ABCD11111111 4.5.2 4.5.2 逻辑冒险的检查与消除方法逻辑冒险的检查与
6、消除方法 9数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险 4.5.2 4.5.2 逻辑冒险的检查与消除方法逻辑冒险的检查与消除方法 增加冗余项增加冗余项代数法代数法卡诺图卡诺图增加惯性延时电路增加惯性延时电路用选通脉冲（时间门）取样用选通脉冲（时间门）取样10数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险代数法消除逻辑冒险代数法消除逻辑冒险例：原电路对应的函数表达式为例：原电路对应的函数表达式为根据公式根据公式增加冗余项增加冗余项BC，有有B=C=1时时, 函数由函数由FAA变成了变成了F111数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险消除逻辑冒险后的电路消除逻辑冒险后的电路12数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险用卡诺图消
7、除逻辑冒险用卡诺图消除逻辑冒险卡诺图中增加冗余圈以消除卡诺图中增加冗余圈以消除“相切相切”00 01 11 1000011110ABCD111111010001000013数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险增加乘积增加乘积( (冗余冗余) )项项 消除了消除了C跳变时对输出状态的影响，从而消除了冒险。跳变时对输出状态的影响，从而消除了冒险。 当当A= B = 1A= B = 1时，时，图 3.5.23.5.2图图3.5.311G G5 5输出为输出为1 1， G G4 4输出亦为输出亦为1 1 ；14数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险用惯性延时电路消除逻辑冒险用惯性延时电路消除逻辑冒险在电路的
8、输出端连接一个惯性延时环节，通在电路的输出端连接一个惯性延时环节，通常是常是RCRC滤波器。滤波器。组合电路x1x2xnFFCRFtFt电容器容量为电容器容量为420pF之间之间15数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险4.5.3 功能冒险的消除方法功能冒险的消除方法 1. 1. 惯性延迟惯性延迟 420pF 输出端电容器致使输出波形上升沿和下降沿变化变输出端电容器致使输出波形上升沿和下降沿变化变慢，可对于很窄的负跳变脉冲起到平滑的作用，但慢，可对于很窄的负跳变脉冲起到平滑的作用，但也降低了电路工作速度也降低了电路工作速度2. 2. 时间门选通时间门选通16数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险本章小结本章小结组合电路组合电路设计设计分析分析冒险冒险常用中规模组件常用中规模组件编码器编码器译码器译码器运算电路：加法器运算电路：加法器 比较器比较器数据选择器数据选择器17数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险补充题：补充题：1 1应用应用74LS13874LS138设计地址译码器，译出输设计地址译码器，译出输入地址入地址A A7 7,A,A0 0A A8H8H,A,AFHFH。2 2试仅用一片试仅用一片74LS15174LS151，不加任何门电路不加任何门电路实现逻辑函数：实现逻辑函数：18数字电路组合逻辑电路中的竞争与冒险
