组合逻辑电路的冒险现象

&
.&
≥1 F
≥1
&F
≥1
&
&F
.&
&
≥1 F
&
≥1
≥1 F
≥1
& ≥1
&
F
&
图4-3-7 采用取样方法消除冒险
３．输出加滤波电容 通过滤波电容滤除输出端的毛刺信号。
td a b Y1
例 如 ， 当 输 入 信 号 abc 由 000 变 化到010时，若tpd2<tpd1，则输出信号 稳定1中不会出现0毛刺。
Y2 F
图4-3-3 多个输入信号变 化时产生冒险举例
4.3.3 如何判断是否存在逻辑冒险
发生静态冒险有两种情况：
１．当有输入变量A和A通过不同的传输路径到输出端时， 那么当输入变量A发生突变时，输出端有可能产生静态逻辑冒 险。
(3) 当abcd由1001变化到1011时，仅c信号发生变化。当a 1、 b 1时，存在F c c的情况，所以有可能产生逻辑冒险。
在多个输入变量同时发生状态改变时，如果输入变量数目 很多，很难从逻辑表达式简单地找出所有可能产生冒险的情况， 可以通过计算机辅助分析，迅速地查出电路是否存在逻辑冒险 现象。
例如图4-3-6所示电路。
c
&
d
b
&
d
a
&
c
a
&
b
b
&
c
a
&
d
≥1
F
Cf
图4-3-6 增加与门消除 逻辑冒险
２．引入取样脉冲 冒险现象仅仅发生在输入信号变化转换的瞬间，在稳定状 态是没有冒险信号的。因此，采用取样脉冲，错开输入信号发 生转换的瞬间，正确反映组合电路稳定时的输出值，可以有效 地避免各种冒险。
若d先于a变化，则变化路径如图中所 示①；反之则为路径②。显然所经历的过 渡状态不同，因此有静态冒险的可能。
(2)当abcd由0111变化到1110时，变量 a、d发生变化，由不变的变量b、c组成的 乘积项bc是函数的多余项，因此不会发生 由于变量变化的先后而产生的静态冒险。 如图中路径③、④，过渡状态完全相同。
4.3 组合逻辑电路的冒险现象
4.3.1 冒险的概念 4.3.2 静态逻辑冒险 4.3.3 如何判断是否存在逻辑冒险 4.3.4 如何避免逻辑冒险
4.3.1 冒险的概念
信号通过连线及集成门都有一定的延迟时间，多个输入信 号发生变化时，也可能有先后快慢的差异。在输入信号变化的 瞬间，输出端出现一些不正确的尖峰信号，称为冒险现象。
在组合电路中，如果输入信号变化前、后稳定输出相同， 而在转换瞬间有冒险，称为静态冒险。
如果在得到最终稳定输出之前，输出发生了三次变化，即 中间经历了暂态0-1或1-0（输出序列为1-0-1-0或0-1-0-1）这种 冒险称为动态冒险。
4.3.2 静态逻辑冒险
例4-12 分析如图4-3-1(a)所示的组合电路，当输入信号 abc由000变化到010及abc由000变化到110时的输出波形。
例4-13 分析图4-3-4所示电路，当输入信号abcd由0100变 化到1101、由0111变化到1110及由1001变化到1011时，是否有冒 险现象发生。
解 写出该组合电路的逻辑函数表达式，并作出卡诺图。
F cd bd ac
(1) 当abcd由0100变化到1101时，变 量a、d发生变化，由不变的变量b、c组成 的乘积项bc不是函数的乘积项或多余项， 因此可能产生静态逻辑冒险。
解 a
(1) 当输入信号 b
abc 由 000 变 化 到 010 b 时，在稳定状态下输 c
& Y1
1
& Y2
2
(a)
≥1 F
出保持为1。若 tpd2>tpd1，则在输出波
ab c
00
01
11
10
01 1 1 0
形F=1中出现短暂的0， 1 1 0 0 0
这就是静态0冒险，
(b)
如图4-3-2。
图4-3-1 例4-12逻辑图 和卡诺图
２．当有两个或两个以上输入变量发生变化时，输出端有 可能产生静态逻辑冒险。
对于这种静态逻辑冒险，可以根据逻辑函数表达式来判断。 若p(p≥2)个输入变量发生变化，如果由不变的(n-p)个输入变量 组成的乘积项，不是该逻辑函数表达式中的乘积项或者多余项， 则该p个变量发生变化时，就有可能产生静态逻辑冒险。
4.3.4 如何避免逻辑冒险
１．修改逻辑设计
通 过 F=AB+AC+BC ， 增 加 多 余 项BC，以消除由于A变化而引起的逻 辑冒险。因为当B=1、C=1时，存在 F=A+A情况，由于增加了BC项，不 论A如何变化，BC项始终为1，输出 始终为1，输出不会出现逻辑冒险。 由于BC为多余项，此方法又称为增 加多余项法。
c
& Y1
d
1
b d
& Y2 ≥1
2
F
a
& Y3
c
3
图4-3-4 例4-13逻辑电路
ab 00 01 cd
00
1
01 １ 0
11 10 11 1 21
11 1 1 10 3 1
11 14
图4-3-5 例4-13卡诺图
如果b 1、c 1，由于F d d，而此时d发生变化，若考虑 门的延迟，就有可能产生逻辑冒险。
判断这种静态逻辑冒险是否存在，只需将输出逻辑函数在 一定条件下化简，如果存在F A A（与－或式）或F A A (或－与式)，则可判断变量A发生突变时，输出端有可能产生静 态逻辑冒险。
例如，对于逻辑函数F ab bc，若a 1，c 1，则： F b b，当b信号发生变化时，输出端就会产生静态逻辑冒险。b b Y1Y2源自F图4-3-2 门延迟产生冒险
(2) 当输入信号abc由000变化到110时，在稳定状态下，输 出保持为1。假设b信号滞后于a信号td时间，并忽略门的延迟， 则在输出信号中也会出现静态0冒险，如图4-3-3。
结论：静态逻辑冒险仅仅发生 在输入信号变化的瞬间，而在输入 稳定的状态下是不会发生的。但是， 输入信号发生变化的瞬间，并不一 定会发生静态冒险。