组合电路中的竞争冒险
产生竞争冒险的原因
Y2 A A 1
(b)
干扰信号
（1） 竞争-冒险现象及成因 一、什么是“竞争” 两个输入“同时向相反的逻辑电平变化”，称存在 “竞争” 二、因“竞争”而可能在 输
生尖峰脉冲的现象 “竞争-冒险”。
三、2线—4线译码器中的竞争-冒险现象
当AB从10 01时 ， 在 动 态 过 程 中 可 能00 出或11 所 以Y3和Y0输 出 端 可 能 产 生 尖 峰 。
（2007） 35. 设ABC表示三位二进制数N，若N为奇数且大于2时输出F为 “1”，否则F为“0”。试用最少的与非门实现该逻辑电路。要求 列出真值表、写出最简输出逻辑式并画逻辑图。
（2008） 28. 题28图中74LS138为集成3线—8线译码器。 （1）写出逻辑函数F的与或表达式； （2）若S1端接低电平，译码器处于何种状态？F=？
A0 A1 A2
STA STB STC
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
题28图
& F
（2005） 28. 分析题28图所示逻辑电路的逻辑功能。图中74LS138为集成 3线—8线译码器。要求写出输出逻辑式、列写真值表、说明其 逻辑功能。 74LS138
A B C “1 ” A0 A1 A2
在可能产生干扰的门电路上加 G3，当A=1，B=0， 入一个选通脉冲，当电路出现稳定 AB=0，电平改变后， 状态后，引入选通脉冲，输出有效。 A=0，B=1，输出还是0.
三态门电路 B已上升， A未下降， 出现1
3）接入滤波电容：
在输出端并接一个不大的滤波电容，消除干 扰脉冲。干扰脉冲很窄，由于电容的充放电过程， 使得电容两端电压不能突变。 4）采用可靠性编码（格雷码）
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法随着电子技术的不断发展和应用，组合逻辑电路作为数字电路中最简单的一种电路，在电子设备中应用广泛。
然而，在实际应用中，我们常常会遇到一些竞争冒险的问题。
那么，究竟什么是竞争冒险呢？它又是如何产生的呢？如何消除这种现象呢？下面就来一一解答。
一、竞争冒险的定义竞争冒险（Race Hazard）是指输入信号有多条路径到达输出端，而输出信号的正确性与哪条输入路线先到达输出端有关的一种现象。
简而言之，竞争冒险就是同一信号在不同的路径上到达目的地的时间不同，导致信号的正确性无法得到保证。
二、竞争冒险的产生原因竞争冒险通常是在异步电路中产生的。
异步电路是一种没有时钟信号的电路。
因为没有时钟信号控制，异步电路的输入信号会在任何时间到达电路中。
如果异步电路的不同信号路径的延时不相等，就会产生竞争冒险。
三、竞争冒险的消除方法为了消除竞争冒险，我们有以下几种方法：1.插入缓冲器插入缓冲器是一种最基本的解决竞争冒险问题的方法。
在信号到达目的地之前，可以在较长的信号路径中插入缓冲器，使延时较短的信号路径延迟与较长的信号路径相同的时间，达到信号的同步。
2.加强约束条件加强约束条件也可以消除竞争冒险的问题。
在设计电路的时候，我们可以设置更为严格的约束条件，使得各个信号路径的延迟时间尽量相近，从而避免产生竞争冒险。
3.优化电路结构优化电路结构也可以解决竞争冒险的问题。
我们可以在电路设计过程中尽量避免存在长短不一的信号路径，或者在架构设计时就考虑到延迟问题，在电路结构设计时保持信号路径相对简单结构，减少信号传输延迟时间。
总之，竞争冒险是组合逻辑电路中不可避免的现象，我们应该在电路设计与实现中充分考虑其存在，采取相应的措施来消除竞争冒险带来的风险和影响。
第四章 组合逻辑电路的竞争冒险
3.4组合逻辑电路中竞争--冒险现象理想情况电路中的连线和逻辑门都没有延迟。
电路的多个输入信号发生变化时都是同时瞬间完成的。
实际情况信号通过逻辑门需要响应时间。
信号的变化需要一定的过渡时间。
多个信号发生变化时有先后快慢的差异。
冒险逻辑冒险功能冒险不同的冒险，产生的原因不同，消除冒险的方法也不相同。
3.4.1 竞争 冒险现象及其成因两个输入信号（一个从1将出现毛刺竞争不一定都会产生尖峰脉冲不产生毛刺t pd2<t pd1+t 出现毛刺检查逻辑冒险的方法稳态时输出1，输入变化瞬间输出0的冒险，称为偏1型冒险。
稳态时输出0，输入变化瞬间输出1的冒险，称为偏0型冒险。
方法代数法卡诺图法方法比较繁琐，适用范围广，对两级（含）以上电路都适用。
注意：不能对函数进行化简。
方法简单，只适用于两级电路。
计算机模拟检查法实验检查法功能冒险输入从Ii 变到Ij时产生功能冒险的条件：2、有P个（P≥2）变量同时发生变化；1、输入变量变化前后函数值相同。
即F( I i)=F( I j)；3 、由P个变量组合所构成的2P个格，既有1又有0。
例3-14：判断下面卡诺图所示逻辑函数，当输入ABCD从0110→1100，1111→1010，0011→0100，1000→1101变化时，是否存在功能冒险。
功能冒险的消除方法选通脉冲加入的位置和极性的确定：与非门实现函数F=AB+CD正极性脉冲加在第二级功能冒险的消除方法或非门实现函数F=(A+B)(C+D)负极性脉冲加在第一级功能冒险的消除方法负极性脉冲加在一个与门上功能冒险的消除方法方法二：在对输出波形边沿要求不高的情况下，可以在输，滤除毛刺。
出端接一个几十到几百皮法的滤波电容CL在输出端加小电容可以消除毛刺。
但是输出波形的前后沿将变坏,只适用于低速电路，在对波形要求较严格时，应再加整形电路。
3.4.2 消除竞争 冒险的方法加冗余项：只能消除逻辑冒险，而不能消除功能冒险，适用范围有限。
5组合逻辑电路中的竞争冒险
(b)
L A A 1 稳态逻辑关系
竞争产生负尖脉冲：偏1冒险
产生竞争冒险的原因：门电路的传输延迟使同一变量经过 不同路径到达输出端的时间不同。
竞争冒险的危害性：使对脉冲敏感的系统出现误动作。
2 冒险现象的判别方法（分析法） 1） 代数法
分析输入变量的取值情况，看是否存在某些输入变量的特定 取值使表达式出现L=AA 或者L=A+A 例 判断 L AC AB AC 是否存在冒险现象
B=1, A=0时出现L=C+C
AC AB
C 00 01 11 10
0
1
AB
BC
L= BC+ AC +AB
B=1, A=0时出现L=C+C+1
2） 加滤波电容
A
A
&
C
A
1
&
≥1
L
C
1
&
C
C
B
B
(a)
L AC AB AC
L 冒险
(b)
3） 加选通控制 保证输出在输入信号稳定时有效
组合逻辑电路分析与设计小结
3.5 组合逻辑电路中的竞争冒险
1 竞争冒险的意义
竞争: 在组合逻辑电路中，若某个变量通过2条以上的途 径到达输出端，由于每条路径上的延迟时间不同，到达输 出端的时间有先后区别，这一现象叫做竞争。
A
B
1
G1 C
G3
&
G4
&
G2
L
&
冒险: 当某个变量发生变化时，如果真值表所描述的逻辑 关系受到短暂的破坏，并在输出端出现不应有的尖脉冲， 此种情况称为冒险。
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法
组合逻辑电路是指一些由多个逻辑门组成的逻辑电路。
它们一般不具有记忆性，不涉及时钟信号，是根据输入信号直接输出结果的电路。
虽然组合逻辑电路看起来非常简单，但是在实际应用中存在着一些竞争冒险，这可能导致电路输出错误的结果。
本文将探讨组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法。
竞争冒险是指当多个逻辑门的输入信号在不同的时间到达时，电路不能准确地确定输出信号。
这是由于电路中存在着多条不同的信号路径，当这些路径的信号到达的时间不同，就会发生竞争冒险。
这个现象如果不及时解决，就会导致电路输出错误的结果，甚至会使整个系统崩溃。
竞争冒险可以通过添加延迟元件来解决。
这些延迟元件包括反相器和缓冲器。
反相器可以改变输入信号的极性，并将输出信号延迟一定时间后输出。
缓冲器可以加强信号的强度，并将信号的延迟控制在很小的范围内。
通过添加这些延迟元件，可以精确地控制信号的延迟时间，从而避免竞争冒险。
另外，竞争冒险问题也可以通过优化电路结构来解决。
由于冒险问题是由信号路径的不同导致的，我们可以尽可能地减少信号路径的长度和数量。
在优化电路时，需要考虑到电路的性能和延迟时间之间的平衡。
如果性能过于复杂，就会增加信号延迟时间，从而导致冒险问题。
如果性能过于简单，就会降低电路的效率和稳定性。
总之，竞争冒险是组合逻辑电路中常见的问题之一。
通过添加
延迟元件和优化电路结构，可以有效地解决这个问题。
在实际应用中，我们必须注意电路的稳定性和效率，以便顺利地解决竞争冒险问题，保证电路的正确性。
组合逻辑电路中的竞争冒险
组合逻辑电路中的竞争冒险
前面分析组合逻辑电路时，都没有考虑门电路的延迟时间对电路产生的影响。
实际上，从信号输入到稳定输出需要一定的时间。
由于从输入到输出的过程中，不同通路上门的级数不同，或者门电路平均延迟时间的差异，使信号从输人经不同通路传输到输出级的时间不同。
由于这个原因，可能会使逻辑电路产生错误输出。
通常把这种现象称为竞争冒险。
一、产生竞争冒险的原因
首先来分析下图所示电路的工作情况，可以建立竞争冒险的概念。
在图中，与门G2的输入是Ａ和两个互补信号。
由于G1的延迟，的下降沿要滞后于Ａ的上升沿，因此在很短的时间间隔内，G2的两个输入端都会出现高电平，致使它的输出出现一个高电平窄脉冲（它是按逻辑设计要求不应出现的干扰脉冲），见图中的波形部分所示。
与门G2的２个输入信号分别由G1和Ａ端两个路径在不同的时刻到达的现象，通常称为竞争，由此而产生输出干扰脉冲的现象称为冒险。
下面进一步分析组合逻辑电路产生竞争冒险的原因。
设有一个逻辑电路如上图所示，其工作波形如下图所示。
它的输出逻辑表达式为。
由此式可知,当Ａ和Ｂ都为1时，L＝1，与C的状态无关。
但是，由波形图可以看出，在Ｃ由１变０时，Ｃ由０变１有一延迟时间，在这个时间间隔内,G2和G3的输出ＡＣ和同时为０，而使输出出现一负跳变的窄脉冲，即冒险现象。
这是产生竞争冒险的原因之一，其他原因这里不作详述。
由以上分析可知，当电路中存在由反相器产生的互补信号，且在互补信。
竞争冒险
消除竞争－ 消除竞争－冒险现象的方法 则消除由A带来的竞争 带来的竞争－ 则消除由 带来的竞争－冒险的如图所示
注:为了使电路所用 为了使电路所用 器件最少， 器件最少，将逻辑函 数化简， 数化简，而为了消除 竞争－ 竞争－冒险又要增加 冗余项， 冗余项，这是一对矛 盾。首先不考虑竞争 冒险， －冒险，将逻辑函数 化简， 化简，然后检查有否 竞争－冒险现象， 竞争－冒险现象，再 用增加冗余项来消除 它。
A 1 (a) A A Y1 (b) & Y1 A 1 (a) ≥1 Y2
Y1 = AA = 0
A A Y2
Y2 = A + A = 1
(b)
干扰信号
二、竞争冒险现象的判别
在组合逻辑电路中，是否存在冒险现象， 在组合逻辑电路中，是否存在冒险现象，可通过逻辑函 数来判别。 数来判别。如根据组合逻辑电路写出的输出逻辑函数在一定 条件下可简化成下列两种形式时， 条件下可简化成下列两种形式时，则该组合逻辑电路存在冒 险现象 。 如果输出端门电路的两个输入信号A和 ′是输入变量A经过两个 如果输出端门电路的两个输入信号 和A′是输入变量 经过两个 不同的传输途径而来，则当输入变量A的状态发生突变时输出 不同的传输途径而来，则当输入变量 的状态发生突变时输出 端有可能产生尖峰脉冲， 端有可能产生尖峰脉冲，故只要输出端的逻辑函数在一定条件 下能简化成Y＝A＋ A′或 Y＝A· A′,则可判定存在竞争－冒险现 下能简化成 ＝ ＋ ′ ＝ ′ 则可判定存在竞争－ 则可判定存在竞争 象
Y = AB + A C
当B＝C＝1时， ＝ ＝ 时
B 1 C 4.4.2
≥1
Y
Y = A+ A
故此电路存在竞争－冒险现象。 故此电路存在竞争－冒险现象。 若将上述逻辑式改为
基于Multisim的组合电路中竞争冒险的仿真分析
【 关键词 】 组合 电路 ；竞争冒险；Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ 【 中图分类号 】 １ Ｎ ７ １ ０ 【 文献标识码 】 Ａ 【 文章编 号 】 ２ ０ ９ ５ ． ５ ０ ６ ５（ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ ０ ０ １ ６ ． ０ ３
０ 引言
组 合 电路 中 ，门电路 两 个输 入 信 号 同时 向相 反 的 逻辑 电平跳 变 的现象 称 为竞 争 ； 由于竞 争 而 在 电 路输 ｝ ｝ ｛ 端 可能 产 生尖 峰 脉 冲 的现 象 ，称 为 竞
丁 伟 ，关 宇 ，马 丽梅 ， 吴元 亮
（ 解放 军理工 大 学理 学院 ，江 苏 南京 ２ １ １ １ ０ １ ）
【 摘要 】 组合电路中的竞争冒险现象可能会对数字系统造成严重的后果，本文介绍了利用Ｍ ｕ １ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ软件仿真组合电路，
形象地分析 了竞争 冒险现象及 通过增加 冗余项 消除竞争 冒险现 象。
极采 取有效 措施 来 消除竞 争 冒险现象 。
１ 电路 实例
分析 图 １ 所 示 的组 合逻 辑 电路 ，可得 函数表 达
式：
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ － ５ — ９
Ｆ： ＡＢ ． ＡＢＣ － Ｄ ： ＡＢ ＋ ＡＢＣ 十Ｄ
作 者简介 ：丁伟 （ １ ９ ８ ２ 一 ），女，江苏南京人，讲师，研究
方向为电路 与系统 ； 关字 （ １ ９ ６ ２ 一 ），男 ，江苏南京人 ，教授 ，研究方 向为 电路
与 ，函数表 达式 可写为
Ｆ：百＋Ｂ
理论 上 若不 考 虑 传输 门 的延迟 ，且认 为 电路 处 于稳 定 状 态 时 ，无 论输 入 信 号 Ｂ如何 变化 ，函
Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ软 件 因其 电路 仿 真 速度 快 、元 件库 丰 富 、仿 真 结果 精 确 ，适 合 用 于数 字 电路 的仿 真
组合逻辑电路中的竞争与冒险知识讲解
A
1tpd A
1 Y
理想情况下的工作波形如图12－6（b）所示。
如考虑到G1门的平均传输延迟时间tpd时，则工作波形 如图12－6（c）所示。
G1
A
1
G2
A
&
YA
1tpd
(a)
Y
(b)
五、产生竞争冒险的主要原因
在组合逻辑电路中，当一个门电路如G2输入两 个同时向相反方向变化的互补信号时，则在输 出端可能会产生不应有的尖峰原因
1
竞争 冒险
3 消除冒险 现象方法
2
冒险现象判别
一、理想情况
输入与输出为稳定状态或没有考虑信号通过导线和 逻辑门的传输延迟时间。
二、实际情况
信号通过导线和门电路时，都存在时间延迟tpd。 信号发生变化时也有一定的上升时间tr 或下降时间tf 。
在组合逻辑电路中，是否存在冒险现象，可由逻辑函数来判别 如根据组合逻辑电路写出的输出逻辑函数在一定条件下可简化成 下列两种形式时，则该组合逻辑电路可能存在冒险现象，即
YA•A 可能出现1型冒险。 YAA 可能出现0型冒险。 例：试判别逻辑函数式 YAC ABAC是否可能出现冒险现象。
解：写出逻辑函数式 YAC ABAC 由逻辑表达式可看出A、C具有竞争能力
一、加封锁脉冲
在输入信号产生竞争冒险的时间内，引入一个脉 冲将可能产生尖峰干扰脉冲的门封锁住。封锁脉 冲应在输入信号转换前到来，转换结束后消失。
二、加选通脉冲
对输出可能产生尖峰干扰脉冲的门电路增加一个接选通 信号的输入端，只有在输入信号转换完成并稳定后，才 引入选通脉冲将它打开，此时才允许有输出。在转换过 程中，没有加选通脉冲，输出不会出现尖峰干扰脉冲。
竞争冒险现象分析与消除
整理课件
6
（a）竞争冒险现象的仿真电路例1
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7
（b）0（低电平）型冒险输出 图8.10.1 竞争冒险现象的仿真电路与输出波形
整理课件
8
2. 竞争冒险现象的仿真电路例
竞争冒险现象的仿真电路例2如图8.10.2 （a）所示，该电路的逻辑功能为，从逻辑表 达式来看，无论输入信号如何变化，输出应保 存不变，恒为0（低电平）。但实际情况并非 如此，从仿真的结果可以看到，由于74LS05D
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2
利用卡诺图可以判断组合逻辑电路是否可能 存在竞争冒险现象，具体做法如下：根据逻辑函 数的表达式，作出其卡诺图，若卡诺图中填1的格 所形成的卡诺图有两个相邻的圈相切，则该电路 就存在竞争冒险的可能性。
整理课件
3
组合逻辑电路存在竞争就有可能产生冒险， 造成输出的错误动作。因此，在设计组合逻辑电 路时必须分析竞争冒险现象的产生的原因，解决 电路设计中的问题，杜绝竞争冒险现象的产生。 常用的消除竞争冒险的方法有：加取样脉冲，消 除竞争冒险；修改逻辑设计，增加冗余项；在输 出端接滤波电容；加封锁脉冲等。
整理课件
14
（a）竞争冒险现象的仿真电路例3
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15
（b）0（低电平）型冒险输出 图8.10.2 竞争冒险现象的仿真电路与输出波形
整理课件
16
8.10.3 竞争冒险现象的消除
为了消除图8.10.3（a）所示电路的竞争冒险 现象，修改逻辑设计，增加冗余项BC，该电路的逻 辑功能为＋BC，修改后的电路和仿真结果如图 8.10.4所示，输出保持不变，恒为1（高电平）， 电路的竞争冒险现象被消除。
竞争冒险现象的仿真电路例3如图8.10.3 （a）所示，该电路的逻辑功能为，已知B=C=1， 所以。从逻辑表达式来看，无论输入信号如何变 化，输出应保存不变，恒为1（高电平）。但实 际情况并非如此，从仿真的结果可以看到，
组合逻辑电路产生竞争冒险原因
组合逻辑电路产生竞争冒险的原因
首先来分析下图所示电路的工作情况，可以建立竞争冒险的概念。
在图中，与门G2的输入是Ａ和两个互补信号。
由于G1的延迟，的下降沿要滞后于Ａ的上升沿，因此在很短的时间间隔内，G2的两个输入端都会出现高电平，致使它的输出出现一个高电平窄脉冲（它是按逻辑设计要求不应出现的干扰脉冲），见图中的波形部分所示。
与门G2的２个输入信号分别由G1和Ａ端两个路径在不同的时刻到达的现象，通常称为竞争，由此而产生输出干扰脉冲的现象称为冒险。
下面进一步分析组合逻辑电路产生竞争冒险的原因。
设有一个逻辑电路如上图所示，其工作波形如下图所示。
它的输出逻辑表达式为。
由此式可知,当Ａ和Ｂ都为1时，L＝1，与C的状态无关。
但是，由波形图可以看出，在Ｃ由１变０时，Ｃ由０变１有一延迟时间，在这个时间间隔内,G2和G3的输出ＡＣ和同时为０，而使输出出现一负跳变的窄脉冲，即冒险现象。
这是产生竞争冒险的原因之一，其他原因这里不作详述。
由以上分析可知，当电路中存在由反相器产生的互补信号，且在互补信号的状态发生变化时可能出现冒险现象。
实验四组合电路中的竞争与冒险
一实验目的1、观察组合电路中的竞争不冒险现象。
2、了解消除竞争不冒险现象的方法。
二实验仪器和器件1、数字电路实验箱、数字万用表、示波器；2、器件：3 个 74LS00、1 个 74LS20、1 个 330PF 电容。
三实验预习1、复习与组合逻辑电路中的竞争与冒险现象的有关内容。
竞争(Competition): 在组合逻辑电路中，某个输入变量通过两条或两条以上的途径传到输出端，由于每条途径延迟时间不同，到达输出门的时间就有先有后，这种现象称为竞争。
把不会产生错误输出的竞争的现象称为非临界竞争。
把产生暂时性的或永久性错误输出的竞争现象称为临界竞争。
冒险(risk)：信号在器件内部通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时。
延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。
信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。
由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化，往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为"毛刺"。
如果一个组合逻辑电路中有"毛刺"出现，就说明该电路存在冒险。
竞争冒险(Competition risk)产生原因：由于延迟时间的存在，当一个输入信号经过多条路径传送后又重新会合到某个门上，由于不同路径上门的级数不同，或者门电路延迟时间的差异，导致到达会合点的时间有先有后，从而产生瞬间的错误输出。
2、画出用74LS00实现实验内容中F函数的逻辑图。
因为要用74LS00（2输入与非门）实现函数F的功能，所以我需要对函数F的表达式进行改变。
如下：F=AB + B’CD’+A’CD=AB + C(B’D’+A’D)=AB + C((B’D’)’(A’D)’)’=((AB)’(C((B’D’)’(A’D)’)’))’用计算机模拟电路软件画出电路图如下：3、写出F的真值表。
竞争与冒险
竞争与冒险解释一:在组合逻辑中，由于门的输入信号通路中经过了不同的延时，导致到达该门的时间不一致叫竞争。
产生毛刺叫冒险。
如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。
解决方法：一是添加布尔式的（冗余）消去项，但是不能避免功能冒险，二是在芯片外部加电容。
三是增加选通电路。
在组合逻辑中，由于多少输入信号变化先后不同、信号传输的路径不同，或是各种器件延迟时间不同（这种现象称为竞争）都有可能造成输出波形产生不应有的尖脉冲（俗称毛刺），这种现象成为冒险。
解释二: 竞争与冒险是数字电路中存在的一种现象。
由于元器件质量和设备工艺已达到相当高的水平，因而数字电路的故障往往是竞争与冒险引起的，所以要研究它们。
在一个复杂的数字电路的设计阶段，就完全预料电路中的竞争与冒险是困难的，有一些要通过实验来检查。
下面将说明组合数字电路中竞争与冒险的基本概念和确定消除它的一些基本方法。
竞争：在组合电路中，信号经由不同的途径达到某一会合点的时间有先有后，这种现象称为竞争。
冒险：由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象称为冒险。
表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲，常称其为毛刺。
竞争与冒险的关系：有竞争不一定会产生冒险，但有冒险就定有竞争。
在组合逻辑中，由于门的输入信号通路中经过了不同的延时，导致到达该门的时间不一致叫竞争。
产生毛刺叫冒险。
如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。
解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。
当组合逻辑电路存在冒险现象时，可以采取修改逻辑当一个门的输入有两个或两个以上的变量发生改变时，由于这些变量是经过不同路径产生的，使得它们状态改竞争的结果若导致冒险或险象（Hazard ）发生（例如毛刺），并造成错误的后果，那么就称这种竞争为临界竞争。
若竞争的结果没有导致冒险发生，或虽有冒险发生，但不影响系统的工作，那么就称这种竞争为非临界竞争。
变的时刻有先有后，这种时差引起的现象称为竞争Race ）。
竞争冒险实验
实验十七竞争冒险一、实验目的通过实验观察组合电路中存在的竟争冒险现象，学会用实验手段消除责争冒险对电路的影响．二、实验内容1．八位串行奇仍校验电路竞争冒险现象的观察及消除。
图17．1所示电路为八位串行奇偶校验电路。
图17．1八位串行奇、偶校验电路按图接线。
测试电路的逻辑功能。
a．b…g，h分别接逻辑开关K1；～K9，z接发光二级管显示。
改变K1～K8的状态．观察并记录Z的变化。
（注：时间关系，仅列举几个有代表性的结果。
其中以开关闭合表示“1”，开关断开表示“0”.）K1K2K3K4K5K6K7K8Z 000000001 000000010 000000111 000001110 000011111 000111110 001111111 011111110 111111111表17.1由表17.1可以看出每一次开关的断开和闭合都影响发光二极管的状态。
a接脉冲．b．c··h接高电平．用示波器观察并记录a和y湍的波形测出信号经七级异或门的延迟时间。
由上图可以看出，延迟时间为20msa和h端接同一脉冲．b．c··g为高电平．观察并记录a和y端的波形。
说明y端的波形有何异常现象？如上图所示输出端y出现了原设计中没有的窄脉冲，若采用加电容的办法来消除此异常现象．则电容C应接在何处？如图所示，滤波电容C应该与输出端并联.，若设门的输出电阻R0≈100Ω，估算电容C值的大小？测出门电路的阈值电压VT用实验法测出消除上述异常现象所需的电容值．说明产生误差的原因有哪些？2．组合电路竞争冒险现象的观察及消除组合电路如图17．2所示。
测试电路功能．结果列成真值表形式。
泪实验法测定．在信号变化过程中．竟争冒险在何处，什么时刻可能出现？用校正项的办法来消除竟争冒险．则电路应怎洋修改？画出修改后的电路．并用实验验证之。
若改用加滤波电容的办法来消除竞争冒险．则电容C应加在何处？其值约为多大？试通过实验验证之。
组合逻辑电路中的竞争冒险
组合逻辑电路中的竞争冒险一、定义1、竞争：组合电路中，若某个变量通过两条以上途径到达输入端，由于每条路径上的延迟时间不同，到达逻辑门的时间就有先有后的现象。
2、冒险：因竞争使真值表描述的逻辑关系受到短暂的破坏，在输出端产生错误结果的现象。
(毛刺) 有竞争存在时不一定产生冒险。
二、冒险的类型“1”型冒险：使输出出现高电平窄脉冲的冒险；（恒为0时不为0，A A∙）“0”型冒险：使输出出现低电平窄脉冲的冒险。
（恒为1时不为1，A A+）三、0型冒险和1型冒险的判断在一个逻辑函数式Y中，如果某个变量以原变量和反变量的形式在式中出现，那么该变量就是具有竞争条件的变量。
1．如果令其它变量为0或1消去后式子中出现类似下式形式：=则电路中就会产生0型冒险。
AY+A2．如果令其它变量为0或1消去后式子中出现类似下式形式：四、判断方法：（1）找出以原、反变量同时出现的变量；（2）以其它变量为自变量列真值表求Y 的表达式；（3）Y 中有A A ∙则存在“1”型冒险；有A A +则存在“0”型冒险五、消除办法：（1）修改逻辑设计；（2）增加选通脉冲；（3）使用滤波电容。
例24 判断C A B A AC Y ++=是否存在冒险。
解：（1）判断条件：函数式中以原、反变量形式出现同时出现的A 是C 和，先判断A 见表。
A 变量判断表（2）判断结果：从表中可以看出当1==C B 时有A A Y +=则电路中A 信号在“0型冒险”。
同理判断变量C ，会发现变量C 不存在冒险。
1型冒险的判断方法同上面一样。
四、修改逻辑设计以消除竞争冒险利用逻辑代数中的公式对存在冒险的逻辑函数式进行变换，增加多余项，来消除冒险。
例如AC=，Y+AB在1==CB时有0型冒险。
如果利用公式将Y变换为：+Y+=A=，则当1=+ACBCBBAACB时结果变为1=Y，从=C而消除了冒险。
数字电路中的竞争冒险以及解决
数字电路中的竞争冒险以及解决
前⾔
竞争冒险在《数字电⼦技术基础》中有详细的阐述，由于学过很久了，现在再翻开复习复习，总结总结。
在组合电路中，当输⼊信号改变状态时，输出端可能出现虚假信号（过渡⼲扰脉冲），这对电路来说是不利的。
在数字电路中，任何⼀个门电路只要有两个输⼊信号同时向相反⽅向变化（由01变成10，或者相反），其输出端就可能产⽣⼲扰脉冲。
信号由于经由不同路径传输达到某⼀汇合点的时间有先有后的现象，就称之为竞争，英⽂名Race;由于竞争现象所引起的电路输出发⽣瞬间错误的现象，就称之为冒险，英⽂名Hazard或者Risk。
有竞争不⼀定有冒险，但出现了冒险就⼀定存在竞争。
如下图的简单电路，由于门电路的延时，A⾮相对于A信号会滞后⼀丢丢（时间由⼯艺决定），这就会导致输出产⽣⼀个⼲扰脉冲。
更现实⼀点，对于⼀个与门：
解决⽅式：
1.引⼊封锁脉冲：引⼊负脉冲，在输⼊信号发⽣竞争的时间内，把可能产⽣的⼲扰脉冲的门锁住。
封锁脉冲的宽度不应⼩于过渡时间且与输出信号转换同步。
缺点：脉冲宽度和产⽣时间有严格要求。
2.引⼊选通脉冲：在电路状态稳定后，再选通输出。
缺点：脉冲宽度和产⽣时间有严格要求。
3.引⼊滤波电容：输出端并接⼀个不⼤的滤波电容
缺点：输出波形边沿变坏。
4.修改逻辑设计，增加冗余项：
对于给定的逻辑 Y=AB+ÃC，当BC都为1的时候，若A值改变，则会发⽣竞争。
所以可以添加冗余项：
Y=AB+ÃC+BC
分析有⽆竞争冒险：画出函数的卡诺图，检查有⽆⼏何相邻的逻辑项，有则可能产⽣竞争冒险。
以上。
组合逻辑电路中的冒险现象
组合逻辑电路中的冒险现象【题目3】：组合逻辑电路在什么情况下产生冒险现象，举例说明。
有哪些方法可以消除，比较这些方法的实现成本。
【问题探究】1. 冒险产生原因：(1). 门电路的开关电平有时间差，信号从一个电平向相反方向跳变时不是突变的。
(2). 门电路有延时，信号经过的传输路径不同，延时不同。
2. 产生冒险的情况：当输出端的逻辑函数在一定条件下能简化成或者时。
例如：，当C=1,B=1时，产生冒险。
3.冒险的消除3.1.增加冗余项消除冒险3.1.1代数法逻辑表达式中，当 B=C=1时,存在冒险现象 ,此时若在L式中加上—“1”电平,便可以消除冒险。
而且这个1电平必须是出现冒险瞬间时输入的“1”电平,这样不影响L逻辑关系的与项才行。
将改写成,与项BC=1可以做到。
见图1,虚线部分是后加的。
3.1.2卡诺图法卡诺图法消除竞争冒险实质上和代数法是一致的,应根据条件采用何种方法来消除竞争冒险从卡诺图上看,既然问题出在两个卡诺圈的相切处,只要增加一些卡诺圈将两个互不搭接的卡诺圈——搭接起来,就可已实现消除冒险的目的,所以卡诺图法也叫增加多余项法。
还以逻辑表达式为例,见图2,其中虚线的卡诺圈为后添加的,添加后的逻辑表达式为3.2输出端加滤波电容法组合电路中由竞争冒险产生的毛刺,一般都是低频分量少而高频分量很丰富的信号,由此,可以在组合电路的输出端添加一积分器(低通滤波器),从而达到通高频阻低频的作用。
为了能除毛刺,必须要正确选择积分电路的时间常数τ =RC。
时间常数要比毛刺的宽度大,以达到消除毛刺的目的,但也不能太大,以免使信号形状出现不能允许的畸变。
RC的值一般都是通过实验的方法来确定的。
3.3引入选通脉冲法冒险是难以消除的,当组合电路的冒险影响了整个系统的工作时,可以用取样的方法解决。
取样脉冲仅在输出处于稳定值的期间到来,以保证输出正确的结果,在没有选通脉冲期间,输出的信息是无效的。
常用的选通脉冲的极性和所加位置如图3所示。
竞争与冒险的专业解释
竞争与冒险的专业解释竞争与冒险是数字电路中存在的一种现象。
由于元器件质量和设备工艺已达到相当高的水平，因而数字电路的故障往往是竞争与冒险引起的，所以要研究它们。
在一个复杂的数字电路的设计阶段，就完全预料电路中的竞争与冒险是困难的，有一些要通过实验来检查。
下面将说明组合数字电路中竞争与冒险的基本概念和确定消除它的一些基本方法。
竞争：在组合电路中，信号经由不同的途径达到某一会合点的时间有先有后，这种现象称为竞争。
冒险：由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象称为冒险。
表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲，常称其为毛刺。
竞争与冒险的关系：有竞争不一定会产生冒险，但有冒险就一定有竞争。
在组合逻辑中，由于门的输入信号通路中经过了不同的延时，导致到达该门的时间不一致叫竞争。
产生毛刺叫冒险。
如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。
解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。
当组合逻辑电路存在冒险现象时，可以采取修改逻辑设计，增加选通电路，增加输出滤波等多种方法来消除冒险现象。
当一个门的输入有两个或两个以上的变量发生改变时，由于这些变量是经过不同路径产生的，使得它们状态改变的时刻有先有后，这种时差引起的现象称为竞争（Race）。
竞争的结果若导致冒险或险象（Hazard）发生（例如毛刺），并造成错误的后果，那么就称这种竞争为临界竞争。
若竞争的结果没有导致冒险发生，或虽有冒险发生，但不影响系统的工作，那么就称这种竞争为非临界竞争。
组合逻辑电路的险象仅在信号状态改变的时刻出现毛刺，这种冒险是过渡性的，它不会使稳态值偏离正常值，但在时序电路中，冒险是本质的，可导致电路的输出值永远偏离正常值或者发生振荡。
组合逻辑电路的冒险是过渡性冒险，从冒险的波形上，可分为静态冒险和动态冒险。
输入信号变化前后，输出的稳态值是一样的，但在输入信号变化时，输出信号产生了毛刺，这种冒险是静态冒险。
若输出的稳态值为0，出现了正的尖脉冲毛刺，称为静态0险象。
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学习结束
竞争冒险的判断3
2、逻辑图判别法：先由逻辑图写出逻辑函数式， 再由逻辑函数判别法判别。 【例】试判别该下图所示组合逻辑电路是否存 在竞争冒险。
当取A=0、C=0时， ,图示电路存 在冒险现象。
竞争冒险的判断4
3、卡诺图判别法： 条件：①两圈中存在相邻项②两圈不相交。 【例】 由卡若图判别是否存在竞争 冒险。 解：满足两个条件， 所以存在竞争 冒险。
两种典型的竞争冒险1
两种典型的竞争冒险2
竞争冒险的判断1
1、逻辑函数判别法：如组合逻辑电路的输出逻 辑函数在一定条件下可化简成
这两种形式时，则该组合电路存在竞争冒险。
竞争冒险的判断2
【例】试判别逻辑函数式 是否存在竞争冒险。 解：当取A=1、C=0时， ，出现冒险现象。 当取B=0、C=1时， ，出现冒险现象。 当取A=0、B=1时， ，出现冒险现象。 由上分析可知，逻辑函数 存在冒险现象。
门电路增加一个接选通信号的输入端，只有在输入 信号转换完成并稳定后，才引入选通脉冲将它打开， 此时才允许有输出。在转换过程中，由于没有加选 通脉冲，因此，输出不会出现干扰脉冲。
消除冒险现象的方法2
3、接入滤波电容。由于尖峰干扰脉冲的宽度一 般都很窄，在可能产生尖峰干扰脉冲的门电 路输出端与地之间接入一个容量为几十皮法 的电容就可以吸收掉尖峰干扰脉冲。 4、修改逻辑设计。
组合逻辑电路中的竞争冒险
竞争冒险现象及其产生的原因1
竞争冒险现象及其产生的原因2
1、竞争：同一个门的一组输入信号，由于它们 在此前通过不同数目的门，经过不同长度的 导线传输，到达门输入端的时间会有先后， 这种现象称为竞争。 2、冒险：逻辑门因输入端的竞争而导致输出产 生不应有的பைடு நூலகம்峰干扰脉冲的现象，称为冒险。 3、产生的原因：门电路的延时。
竞争冒险的判断5
又如： （1）不满足条件①， 所以，不存在冒险。
（2）不满足条件②， 所以，不存在冒险。
消除冒险现象的方法1
1、加封锁脉冲。在输入信号产生冒险的时间内，
引入一个脉冲将可能产生尖峰干扰脉冲的门封锁住。 封锁脉冲应在输入信号转换前到来，转换结束后消 失。
2、加选通脉冲。对输出可能产生尖峰干扰脉冲的