组合逻辑电路中的竞争与冒险.

组合逻辑电路中的竞争与冒险

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, 使信号从输入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。

竞争:在组合逻辑电路中, 某个输入变量通过两条或两条以上途径传到输出门的输入端, 由于每条途径的延迟时间不同帮到达输出门的时间就有先有后, 这种现象称为竞争。

冒险:是指数字电路中, 某个瞬间出现了非预期信号的现象, 即某一瞬间数字电路出现了违背真值表所规定的逻辑电平。这样就出现了不该出现的尖脉冲,

一、

竞争冒险的概念及其产生的原因

以图示电路为例可看出, 大多数组合电路都存在竞争, 但所有竞争不一定都产生错误的干扰脉冲。竞争是产生冒险的必然条件,

而冒险并非竞争的必然结果。由以上分析可知, 只要两个互补的信号送入同一门电路, 就可能出现竞争冒险。因此把冒险现象分为两种:

1. “ 0”型冒险

A A +冒险在理想情况下输出电平为“ 1” , 由于竞争输出产生低电平窄脉冲。

A A ⋅冒险在理想情况下输出电平为“ 0” ,由于竞争输出产生高电平窄脉冲。

二、竞争冒险的判断方法

判断竞争冒险是否存在的方法很多,最常见的方法有: 1.代数法

在逻辑函数表达式中, 是否存在某变量的原变量和反变量。若去掉其他变量得到 A A Y +=,电路有可能产生“ 0”冒险;若得到 A A Y ⋅=,则可能产生“ 1” 冒险。 2.卡诺图法

画出逻辑函数的卡诺图, 当卡诺图中两个合并最小项圈相切, 即两个合并最小项圈相邻—有相邻项, 各合并最小项圈各自独立—不相交时, 这个逻辑函数有可能出现冒险现象。

三、消除竞争冒险的方法

1.修改逻辑设计 (1代数法

①逻辑变换消去互补量

((C A B A Y ++=当 B =C=0时, A A Y ⋅=, 存在竞争冒险。若将逻辑函数表达式进行逻辑变换,则 BC B A AC Y ++=,这时消去了 A A ⋅互补量,从而不会产生竞争冒险。②增加乘积项

C A AB Y +=当 B=C=1时, A A Y +=,存在竞争冒险。若增加乘积项 BC , 则 BC C A AB Y ++=,消除了竞争冒险。 (2卡诺图法

将卡诺图中相切的圈用一个多余的圈连接起来,即可消除冒险现象。

2

为了消除竞争冒险产生的干扰脉冲,可引入封锁脉冲, 。封锁脉冲要与信号

转换时间同步, 而且封锁脉冲宽度不应小于电路从一个稳态转换到另一个稳态的过渡时间。

3.引入选通脉冲

选通法是当有冒险脉冲时, 利用选通脉冲把输出级封锁住, 使冒险脉冲不能输出, 而当冒险脉冲消失之后, 选通脉冲又允许正常输出。它出现的时间应与输入信号变化的时间错开, 从而避开了冒险, 在时间上则在干扰脉冲已经消失之后才加入,这样电路的输出不再是电位信号,而是一个脉冲信号。

4.输出端并联电容—滤波电容

因为竞争冒险所产生的干扰脉冲一般很窄,所以当电路工作频率不很高时, 在输出端并接一个电容, 可以吸收掉干扰脉冲, 将尖峰脉冲的幅度减小到不起影响的程度。但应注意电容量不能太大,否则使波形变坏,影响电路的工作速度。