组合电路产生竞争冒险的原因及常用的消除竞争冒险的方法。
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探索组合逻辑电路的竞争冒险现象在组合逻辑电路中，当两个或多个数字信号在一个逻辑门的输入端同时到达时，它们可能会在输出端引发竞争冒险现象。
竞争冒险是一种反复变化的情况，它会导致逻辑门的输出错误，导致系统出现故障和数据的不稳定性。
竞争冒险通常发生在门的输入信号不同步的情况。
例如，当一个逻辑门的输入信号有较长的传输延迟时，就会发生竞争冒险现象。
竞争冒险现象包括两种类型：正竞争冒险和负竞争冒险。
正竞争冒险现象是指当两个或多个输入信号在一个逻辑门的输入端发生相等的变化时，输出信号经历一段时间后发生突变，随后又恢复到原始状态。
反之，负竞争冒险现象在输入信号发生变化时，输出信号开始反转，但在一段时间后突然又回到了原来的状态。
消除竞争冒险的方法1.增加延迟器：一个适当的延迟器可以将输入信号的时间稍微延迟，使得输入信号的“斜率”上升和下降不那么陡峭。
门可增加输入延迟管分量，来保持一致到达。
另外，在输出延迟管分量中引入等同或近似的延迟。
2.使用锁存器或触发器：锁存器或触发器可以消除竞争冒险。
它们允许信号在一段时间内维持稳定状态，从而消除竞争。
锁存器或触发器的初始状态是通过设定输入信号来实现的。
锁存器或触发器的一个典型应用是用于设置微处理器中的同步逻辑。
3.使用带有输入同步的片：带有输入同步的片可用于消除竞争冒险。
输入同步保持各种输入信号在一个稳定的电平上，直到其同步时钟到达。
同步片的输入同步机制允许输入信号在时钟边沿处被读取，比较突出。
4.使用逻辑修正电路：逻辑修正电路用于处理竞争冒险，使逻辑门产生正确的输出。
修正电路可解决所有类型的竞争问题。
它的作用是将输入信号延迟一个适当的时间，使得它们在逻辑门中被处理。
此外，逻辑修正电路还允许信号在特定间隔内保持稳定状态，以避免出现竞争。
总的来说，消除竞争冒险的方法包括增加延迟器、使用锁存器或触发器、使用带有输入同步的片和使用逻辑修正电路。
实验四 组合电路中的竞争与冒险
当A由1变为0时，由于考虑了G1门的延迟时间，在G2门的2个输入端出现
了均为0的短暂时刻，使G2门输出产生了不应有的窄脉冲，这个窄脉冲称
为毛刺。
A B
0
≥1
≥1
F
G2
B0 A A F
t pd
G1
3．竞争与冒险的消除方法
①接入滤波电容
R
Vi
②引入选通脉冲
C
VoLeabharlann Vi VoA B1
脉 冲
& & & &
A B
B：A=1，C=1，D=0 D：A=0，B=0，C=1
7、添加冗余项消除A变化过程中的险象
F=AB+BCD+ACD=AB+BCD+ACD+BCD
F
C d e f F
C
F AB AC AB AC
③修改逻辑设计
在卡诺图中，函数的每一个与项（或项）对应一个合并圈，若两个合并圈相 切，相切之处会出现冒险。
AB C 00
F AB AC
01
11
☆消除冒险的方法：
10
在相切处增加一个合并圈BC。
0
1
1 1 1 1
F AB AC 令B=C=1
AA
产生0冒险
相切处：B=C=1
实验内容
1、F=AB+BCD+ACD 要求只有原变量输入即实现时不能用模拟开关的反变量，要实现反变量，用非门。 没有非门，可用与非门（与1与非）或异或门（与1异或）。要能观察到竞争冒险现象， 实现时应尽可能使同一变量的经过两条路径到达同一点时，两条路径相差的门数尽可能
F AA 或
F AA
组合电路中的竞争冒险实验报告【参考借鉴】
实验题目：组合电路中的竞争和冒险姓名:班级:学号: 实验时间:一．实验目的：1、观察组合电路中的竞争与冒险现象，了解竞争冒险的实验原理2、了解消除竞争与冒险的方法二．实验仪器及器件：1、实验箱、万用表、示波器2、74LS00，74LS20三．实验原理：1、竞争冒险的原理（1）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。
（2）冒险：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。
（3）竞争冒险产生原因：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。
（4）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。
2、冒险现象的判别Y=A•A’可能出现1型冒险Y=A+A’可能出现0型冒险3、消除竞争冒险的方法（1）利用冗余项法：利用冗余项消除毛刺有2 种方法：代数法和卡诺图法法:a、代数法，在产生冒险现象的逻辑表达式上，加上冗余项或乘上冗余因子；b、卡诺图法，将卡诺图中相切的圈用一个多余的圈连接起来。
（2）选通法:在电路中加入选通信号，在输出信号稳定后，选通允许输出，从而产生正确输出。
滤出法: 由于冒险脉冲是一个非常窄的脉冲，可以在输出端接一个几百微法的电容将其滤出掉。
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。
消除组合逻辑电路竞争冒险的方法
一、概述组合逻辑电路竞争冒险是数字电路设计中常见的问题之一。
它指的是在时序条件下，由于输入信号的变化导致电路输出出现不确定的转换过程，可能造成电路性能下降甚至失效的情况。
消除组合逻辑电路竞争冒险，对于保证电路的可靠性和稳定性具有重要意义。
本文将探讨消除组合逻辑电路竞争冒险的方法。
二、理解组合逻辑电路竞争冒险1.1 组合逻辑电路组合逻辑电路是由逻辑门组成的电路，其输出仅由输入确定的逻辑方程确定，没有状态存储。
典型的组合逻辑电路包括加法器、比较器、译码器等。
1.2 竞争冒险竞争冒险是指在时序条件下，由于输入信号的变化导致电路输出出现不确定的转换过程。
在组合逻辑电路中，竞争冒险可能导致输出信号的瞬时不稳定，从而影响整个电路的功能和性能。
三、消除组合逻辑电路竞争冒险的方法2.1 时序优化设计通过时序优化设计，可以使电路在特定的时间限制内完成逻辑运算，减少竞争冒险的可能性。
时序优化设计包括信号调整、信号同步和时钟分配等技术手段。
2.2 信号同步技术信号同步技术通过控制信号的传输路径和延迟时间，使得输入信号在逻辑运算之前到达，从而避免竞争冒险。
常见的信号同步技术包括流水线技术、同步触发器技术和反馈路径控制技术。
2.3 逻辑优化设计逻辑优化设计可以通过优化逻辑方程、简化逻辑结构等方式，减少竞争冒险的可能性。
逻辑优化设计常常需要依靠专业的逻辑综合工具进行辅助。
2.4 时钟分配技术时钟分配技术可以根据电路的工作频率和时序要求，合理设计时钟信号的分配和布局，避免时钟冲突和竞争冒险。
时钟分配技术需要考虑时钟的传输延迟、时钟的峰值功耗和时钟的抖动等因素。
2.5 引入冗余逻辑通过引入冗余逻辑，可以在一定程度上提高电路的容错能力，从而减少竞争冒险的可能性。
冗余逻辑可以是备用逻辑单元、冗余逻辑判断器或冗余逻辑运算器等。
2.6 仿真验证通过仿真验证，可以对组合逻辑电路进行全面、深入的测试，发现潜在的竞争冒险问题，并及时进行修正。
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。
组合逻辑电路中的竞争冒险
因此，在实际工作中还要根据实际情况来选择使用。
数字电子技术基础
谢谢观看！
冒险 竞争若使电路输出出现违背逻辑关系的尖峰脉冲（干 扰脉冲或毛刺），即使得真值表所描述的逻辑关系受 到短暂的破坏，产生错误的输出 。
注意
不是所有竞争都会引起错误输出（冒险） ，但在实际 电路中信号的变化快慢有一定随机性，很难预测哪些 信号变化会产生冒险，因此，只能说存在竞争就有可 能产生冒险，这种现象就统称为竞争冒险。
1．修改逻辑设计，增加冗余项或消去互补变量
例 在逻辑函数表达式
中，
当A=C=0时存在1型冒险，若将其展开：
消去互补变量 不会产生冒险。
，则当A=C=0时F恒为0，也
2．引入选通脉冲 在电路中可能产生冒险的门电路上引入一个选通脉
冲控制门打开的时刻，如图
当输入信号发生跳变时，选通脉冲使门电路处于关闭 状态，当输入稳定后，选通脉冲将门打开，避免了冒险。
0型冒险
输出:
同理，变量X也具有竞争能力。由于非门延迟时间的影响， 竞争的结果使输出端出现了一个不该有的负向干扰脉冲， 如图（b）所示，因为干扰脉冲是负向的，所以称为0型冒 险。
2．竞争冒险的判断
（1）代数法。
一般，具有竞争能力的变量，若其表达式具有
的形式，则有可能产生1型冒险；若表达
式具有
的形式，则有可能产生0型冒险。
因此，对于组合逻辑电路，写出函数表达式后，
先找出具有竞争能力的变量，然后求出其他逻辑变量 的取值发生变化时的逻辑函数表达式，根据表达式中
是否出现
或
的形式，来判别是否存在冒
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。
上海交大数字电路期末复习题
数字电子电路复习练习题一、填空题1．半导体具有三种特性，即：热敏性、光敏性和_________性。
2．集电极反向饱和电流I CBO是指发射极_________时，集电极与基极之间加反向电压时测得的集电极电流，良好的三极管该值较_________。
3．逻辑函数的反演规则指出，对于任意一个函数F，如果将式中所有的_________互换，_________互换，_________互换，就得到F的反函数⎺F。
4．格雷码又称________码，其特点是任意两个相邻的代码中有_______位二进制数位不同。
5．从TTL反相器的输入伏安特性可以知道两个重要参数，它们是____________和____________。
6．输出n位代码的二进制编码器，一般有__________个输入信号端。
7．全加器是指能实现两个加数和____________三数相加的算术运算逻辑电路。
8．时序电路除了包含组合电路外，还必须包含具有记忆功能的_________电路。
因此，仅用一般的逻辑函数描述时序电路的逻辑功能是不够的，必须引进_________ 变量。
9．要使触发器实现异步复位功能（Q n+1=0），应使异步控制信号（低电平有效）⎺R D=___________，⎺S D=___________。
10．JK触发器当J=K=________时，触发器Q n+1=⎺Q n。
11．n位二进制加法计数器有_________个状态，最大计数值为_________。
12．用555定时器构成的单稳态触发器，若充放电回路中的电阻、电容分别用R、C 表示，则该单稳态触发器形成的脉冲宽度t w≈____________。
13．施密特触发器具有两个_________状态，当输出发生正跳变和负跳变时所对应的_________电压是不同的。
14．组成ROM电路中的输出缓冲器一般由三态门组成，其作用一是实现对输出状态的______________控制，二是提高带负载能力。
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。
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作者：雷媛媛来源：《数字技术与应用》2013年第02期摘要：本文指出了竞争冒险现象在组合逻辑电路中的危害，并详细探讨了竞争冒险产生的原因、判断及消除方法。
关键词：组合逻辑电路竞争冒险消除中图分类号：TN791 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0222-021 引言数字电路的基本门电路有与门、或门、非门，它们是构成各种复杂组合逻辑电路的基本逻辑单元。
其逻辑功能为：与门“有0出0，全1出1”，或门“有1出1，全0出0”，非门“0非为1，1非为0”。
他们的逻辑功能，只有在输入和输出状态稳定时才存在。
在没有考虑信号通过导线和逻辑门的传输延迟时间的理想情况下，门电路的输入与输出为稳定状态。
实际上，由于信号在传输过程中改变状态都要经历一段极短的过渡时间，或者信号传输路径不同而使信号到达输出端有先有后，从而在数字电路中，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，其输出端就可能产生干扰脉冲，这种现象称为竞争～冒险。
可见，门电路存在延迟时间是组合逻辑电路产生竞争冒险现象的根本原因。
它通常发生在输入状态变换之际，是一种边缘的错误输出。
当负载电路对尖峰脉冲敏感时，这种现象使得负载电路将发生误动作，这对各种电子产品和电子系统的后果是很严重的，竞争冒险现象直接影响电路工作的稳定性、可靠性，甚至会导致整个数字系统的误动作和逻辑紊乱。
因此，在设计时就必须采取各种措施加以消除和避免。
如何解决竞争冒险问题就成为数字电路设计中的关键环节。
在组合逻辑电路中，如果由于竞争冒险而产生干扰脉冲，势必会对敏感负载产生不良影响，甚至导致误操作。
如干扰脉冲可以使寄存器产生误操作，丢失储存的数据，还可以使计数器产生错误计数等。
2 竞争冒险分类根据冒险的情形可分为静态冒险和动态冒险。
（1）静态冒险。
如果一个组合电路输入有变化时，输出不应发生变化的情况下，出现一次瞬间的错误变化就叫做静态冒险。
44组合逻辑电路中的竞争冒险现象
A
G1
B
G2
Y
C
G3 G4
(a)
Y AB AC
当B=C=1时
Y A A
（a）电路中存在 竞争-冒险现象。
A
G1
B
G2
Y
C
G3 G4
(b)
Y (A B)(B C)
当A=C=1时
Y B B
（b）电路中存在 竞争-冒险现象。
Hale Waihona Puke 上页 下页 返回这种方法虽然简单，但局限性太大，因为多数情况 下输入变量都有两个以上同时改变状态的可能性。
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竞争： 把门电路两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变， 即一个从1变为0，另一个从0变为1的现象叫做竞争。 有竞争现象时不一定都会产生尖峰脉冲。 只能说只要存在竞争现象，输出就有可能出现违背 稳态下逻辑关系的尖峰脉冲。
竞争-冒险： 由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象。
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二、检查竞争-冒险现象的方法
在输入变量每次只有一个改变状态的简单情况下， 可以通过逻辑函数式， 判断组合逻辑电路中是否有竞争-冒险现象。
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
即可判定存在竞争-冒险。
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[4.4.1] 试判断图示两个电路中是否存在竞争-冒险现象。 已知任何瞬间输入变量只可能有一个状态改变。
只有实验检查的结果才是最终的结论。
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三、消除竞争-冒险现象的方法
1. 接入滤波电容 在输出端并接一个很小的滤波电容， 电容的数值通常在几十至几百皮法的范围内。 2. 引入选通脉冲 3. 修改逻辑设计 在输出逻辑函数式中增加冗余项。
组合逻辑电路中的竞争
数字电路一些知识1、竞争：我们把门电路两个出入信号同时向相反的逻辑电平跳变（一个从1变为0，另一个从0变为1）的现象叫做竞争。
应当指出，有竞争现象时不一定都会产生尖峰脉冲。
2、竞争—冒险：由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象。
3、检查竞争—冒险的方法：在输入变量每次只有一个改变状态的简单情况下，可以通过逻辑函数判断组合逻辑电路是否有竞争—冒险存在。
只有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。
4、消除竞争—冒险的方法：1）、接滤波电容：由于竞争—冒险而产生的尖峰脉冲一般都很窄（多在几十纳秒以内），所以只要在输出端并接一个很小的滤波电容C f，就足以把尖峰脉冲的幅度削弱至门电路的阀值电压以下。
在TTL电路中，C f的数值通常在几十至几百皮法的范围内。
这种方法的优点是简单易行，而缺点是增加了输出电压波形的上升时间和下降时间，使之波形变坏。
2）、引入选通脉冲：3）、修改逻辑设计：以上三种方法比较一下不难看出，接滤波电容的方法简单易行，但输出电压的波形随之变坏。
因此，只适合用于对输出波形的前、后沿无严格要求的场合。
引入选通脉冲的方法也比较简单，而且不需要增加电路元件。
但使用这种方法时必须设法得到一个与输入信号同步的选通脉冲，对这个脉冲的宽度和作用的时间均有严格的要求。
至于修改逻辑设计的方法，倘能运用得当，有时可以收到令人满意的效果。
5、门电路：用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路通称为门电路。
常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。
6、触发器：能够存储1位二值信号的基本单元电路统称为触发器。
为了实现记忆1位二值信号的功能，触发器必须具备以下两个基本特点：第一，具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的0和1，或二进制数的0和1。
第二，根据不同的输入信号可以置成1或0状态。
7、触发器的分类：根据电路结构形式的不同，可以将他们分为基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器、维持阻塞触发器、CMOS边沿触发器等。
组合逻辑电路中消除竞争冒险的方法
组合逻辑电路中消除竞争冒险的方法
那里面的竞争冒险可真是个让人头疼的家伙！就像一颗不定时炸弹，随时可能引爆电路的稳定性。
那咋办呢？别慌！有办法消除它。
可以修改逻辑设计呀！这就好比给电路来一场“大改造”。
仔细分析电路的逻辑表达式，通过增加冗余项，让电路变得更加稳定。
想象一下，电路就像一辆跑车，冗余项就是那额外的安全装置，让跑车在高速行驶时也能稳稳当当。
这多棒啊！在修改逻辑设计时，一定要小心谨慎，反复验证，可不能马虎哦！不然，搞不好会弄巧成拙。
还可以接入滤波电容呢！这就像是给电路穿上了一层“保护衣”。
滤波电容可以吸收电路中的尖峰脉冲，让电路免受竞争冒险的影响。
哇塞，这简直太厉害了！不过，选择合适的滤波电容也很重要哦，不然效果可就大打折扣啦。
那这些方法在实际中有啥用呢？用处可大了去了！比如说在数字电子钟里，如果不消除竞争冒险，那时间显示可能就会出现错误，这可不得了哇！而用了这些方法，就能让数字电子钟走得稳稳当当，准确无误。
再比如在计算机的处理器中，消除竞争冒险可以提高处理器的稳定性和可靠性，让你的电脑跑得更快更稳。
这难道不香吗？
总之，消除组合逻辑电路中的竞争冒险非常重要。
我们可以通过修改逻辑设计、接入滤波电容等方法来实现。
这些方法能让电路更加稳定可靠，为我们的生活带来更多的便利。
所以，一定要重视起来哦！。
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法
１ 出１ ” ， 或门“ 有１ 出１ ， 全０ 出０ ” ， 非 门“ ０ 非为１ ， １ 非为０ ” 。 他们的逻辑 ４竞争 冒险 的判 断 功能 ， 只有在 输入和输 出状态稳定时才存在 。 在没有考虑信号通过 在组合逻辑电路 中， 如果竞争 冒险是 由单个输入变量改变状态 导线和逻辑 门的传输延迟时间的理想情况下， 门电路的输入与输 出 引起 的 ， 可以很容 易地用代数法和卡诺 图法来确定 。 为稳定状 态 实际上 ， 由于信号在传 输过程 中改变状态都要 经历一
学 术论 坛
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法
雷 媛 媛
（ 江西工 业职 业技 术 学院 江西 南 昌 ３ ３ ０ ０ ９ ５ ）
摘要 ： 本文 指 出 了竞 争 冒险现 象在组 合逻辑 电路 中的危 害， 并详细探 讨 了竞 争 冒险产 生的原 因 、 判 断及 消除 方法 。 关键 词 ： 组合逻辑 电路 竞 争 冒险 消除 中图分类号 ： Ｔ Ｎ ７ ９ １ 文献 标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ２ ２ ２ — ０ ２
（ １ ） 检查 函数表达式 中是否存在具备竞争条件的变量 ， 即是否 有某个变量Ｘ 同时以原变量和反变量的形式出现在函数表达式 中。
（ ２ ） 若有 ， 则 消去 函数 表 达 式 中 的其 他 变量 ， 即将 这 些 变 量 的各
种取值组合依次代人函数 式中， 从而将它们从 函数表达式 中消去，
段极 短 的过 渡 时 问 ， 或者 信 号 传 输路 径 不 同而 使 信 号到 达 输 出端 有 先有后 ， 从而在数字电路中， 任 何 一 个 门 电路 只 要 有 两个 输 入 信 号
消除电路竞争冒险的方法
消除电路竞争冒险的方法
1. 消除电路竞争风险的方法
竞争是电路设计中不可避免的一部分，但如果不能消除竞争，它可能会对电路的性能产生不利影响，从而影响设计的成功度。
因此，在设计电路时，研发人员应该采取一些措施来消除竞争风险。
以下是消除电路竞争风险的一些方法：
(1) 合理设计信号路径：在设计电路时，应避免把信号路径布置在复杂的位置，以免造成竞争现象。
应尽量使信号路径简单而清晰，并且让信号能尽快到达它们的目的地。
(2) 合理安排布局：在布局时，应将具有强相关关系的电路分组，以免形成竞争。
(3) 避免使用时序元件：尽量避免使用时序元件，因为它们会破坏信号的正确传输，从而使信号发生竞争。
(4) 合理使用连接器和编程器：在编程器和连接器的使用上，应尽量避免使用模块化或多功能的编程器，以免造成过多的竞争情况。
(5) 使用高质量的电路元件：使用高质量的电路元件可以最大限度减少竞争的风险。
一般来说，高质量的电路元件可以满足电路的整体电气要求，而廉价的电路元件则可能引起竞争。
(6) 采用先进的设计技术：有时可以采用先进的设计技术来改善信号的传输特性，以避免时序的竞争情况。
比如，采用分层技术可以提高布线效率，减少短路，从而避免竞争现象的发生。
总之，消除竞争风险可以提高电路设计的质量，提高电路的可靠性。
因此，在设计电路时要特别注意消除竞争的风险，以实现电路设计的预期效果。
实验十二 竞争冒险实验
3、思考：将原理图进行管脚分配，输入一定频率的波形，你能观察到什么实验现象？
数字电路
(2) 1型竞争冒险现象
如下图所示：
图12-3 1型竞争冒险电路图 图12-4 波形图
输出，在电路达到稳定时，即静态时，输出L总是0。然而在A变化时（动态时），从图12-4可见，在输出L的某些瞬间会出现1，即当A经历0变1的变化时，L出现窄脉冲，即电路存在静态1型竞争冒险现象。
图12-6 仿真分析
从仿真分析中能清楚的看到，在2分频，4分频，8分频，16分频时，都有一定的传输时延，虽然只有几个或十几个纳秒，但分频的次数比较多，就可能造成影响。下图是器件的传输时延分析图：
图12-7 传输时延分析
从传输时延分析图中我们可以看出，第一次分频即2分频时，有8纳秒的时延，第二次分频即4分频时有17纳秒的时延，第三次分频即8分频时有26纳秒的时延，第四次分频即16分频时有35纳秒的时延。这样如果有很多级的分频，时延就会更多。
要做此实验就要使用可编程逻辑器件及其相关软件的使用。这方面的知识可以参照本实验指导书的可编程逻辑器件实验部分。在此我们使用MAX+plusII软件的仿真功能，来观察使用D触发器做分频时产生的竞争冒险现象。需要说明的是，在本实验中我们没有做基本门电路产生的竞争冒险。我们做的是组合逻辑电路使用时产生的竞争冒险。它们的原理都相似，都是由于器件的时延引起的，都会造成一定的危害。
2、 在MAX+plusII软件中按照图12-5输入原理图，并编译，下载。
3、 使用MAX+plusII软件的仿真功能，观察分频时的延时。
4、 使用MAX+plusII软件的时序分析功能，观察各级分频之间的时延。
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。
8.4 组合逻辑电路中的竞争冒险现象
一、竞争－冒险的成因
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 竞争-冒险： 由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象。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。 由集成门，连接线存在延迟时间而产生—逻辑冒险 由输入信号到达电路输入端的变化有先有后而产生—功能冒险
A
A
A
B
C
B
C
B
C
Y1
Y1
Y1
Y2
Y2
Y2
F
F
F
理想
竞争冒险
竞争
A
A
A
B
C
B
C
B
CY1Y1Y1源自Y2Y2Y2
F
F
F
理想
竞争冒险
竞争
二、检查竞争－冒险现象的方法
1.如果输出端门电路的两个输入信号A和A是输入变量A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 险现象 2.计算机辅助分析 3.实验的方法
三、 消除竞争－冒险现象的方法
一 、接入滤波电容： 尖峰脉冲一般都很窄，在门电路的输出端并接一个很小的滤 波电容，通常为几十到几百皮法，将脉冲幅度削弱到门电路的 阀值电压以下。
此方法简单易行，但使得输出波形变差。
二、 引入选通脉冲： 输入端增加一个选通脉冲以控制门电路。当信号变化期间选通 脉冲关闭门电路，直到信号稳定后再选通门电路。 此方法不会影响输出波形，但需要计算选通时间，计算复杂。
8.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
在理想状态下，电路中集成门和连线的导线都没有时间延 迟，电路输入端的信号都是同一瞬间作用于电路
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一、简答题
1、什么是触发器的空翻现象？简述造成空翻现象的原因。
答：如果在一个时钟脉冲的高电平作用下，触发器的状态发生了两次或两次以上的翻转，这叫做“空翻”。
由于是电平触发，在CP=1期间，数据输入端如果连续发生变化，触发器也连续随着变化，直到CP由1变0才停止，造成空翻现象的原因是触发器电平触发。
2.简述时序逻辑电路分析的步骤。
答：（1）观察电路，确定电路类型；是同步时序电路还是异步时序电路；是Mealy 型时序电路还是Moore型时序电路。
（2）根据电路写出各触发器驱动方程及时钟方程（即各触发器的CP信号表达式，如果是同步时序电路，则可不写时钟方程（因为每个触发器均接同一个脉冲源，来一个时钟脉冲，每个触发器同时变化）。
（3）将各触发器的驱动方程带入触发器的特性方程，写出各个触发器次态
1
n
Q的逻辑
表达式（即状态方程）。
（4）根据电路写出输出逻辑表达式（输出方程）。
（5）推出时序逻辑电路的状态转换真值表、状态转换图及时序图（又称波形图）。
（6）总结和概括这个时序电路的逻辑功能。
3.最小项的性质。
答：（1）任何一组变量取值下，只有一个最小项的对应值为1；
（2）任何两个不同的最小项的乘积为0；
（3）任何一组变量取值下，全体最小项之和为1。
4.组合电路产生竞争冒险的原因及常用的消除竞争冒险的方法。
答：在组合电路中，当逻辑门有两个互补输入信号同时向相反状态变化时，输出端可能产生过渡干扰脉冲的现象。
常用的消除竞争冒险的方法有：输入端加滤波电容、加封锁或选通脉冲、修改逻辑设计等。
5.简述时序逻辑电路与组合逻辑电路的异同。
答：时序逻辑电路是一种任意时刻的输出不仅取决于该时刻电路的输入，而且还与电路过去的输入有关的逻辑电路。
因此，时序逻辑电路必须具备输入信号的存储电路，以便此信号在下一时刻其作用。
组合逻辑电路在某一时刻的输出只取决于该时刻逻辑电路的输出，与过去的历史情况无关。
因此，不需用存储电路记忆过去的输入，只有门电路就可构成。
6.简述触发器的基本性质。
答：每个触发器有两个互非的输出端Q和Q,且有以下两个基本性质：
（1）触发器有两个稳定的工作状态
一个是“1”态，即输出端Q=1，Q=0；另一个是“0”态，即输出端Q=0，Q=1。
在没有外界信号作用时，触发器维持原有的稳定状态不变。
（2）两个稳定的工作状态相互转变
在外界信号作用下，触发器可以从一个稳定状态翻转为另一个稳定状态。
所谓“稳定”的状态，是指没有外界信号作用时，触发器电路中电流和电压均维持恒定数值。
7.逻辑函数的表示方法有哪几种？
答:（1）真值表；（2）函数表达式；（3）逻辑电路图；（4）卡诺图。
8、反演定律和对偶定律（答案见课本27页）
9、计数器的分类
简答题参考答案
1、
2、
3、4.
5、
6、
7、。