3组合逻辑电路的竞争与冒险

A

A Y 1G 1

2.3 组合逻辑电路的竞争与冒险

本次重点内容：

组合逻辑电路的竞争

组合逻辑电路的冒险

教学过程

一、组合逻辑电路中的竞争冒险

（一） 竞争冒险现象及其产生的原因

1．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。

2．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 。

3．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，经过不同长度导线的传输，到达门输入端的时间会有先有后,这一现象称为竞争。

4．冒险：

逻辑门因输入端的竞争而导致输出产生不应有的尖峰干扰脉冲（又称过渡干扰脉冲）的现象。如下图所示电路中，输出Y=A+ ：

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。可见，G2门的两个输入信号A 、A 由于传输路径不同，到达G2门的输入端时，A 信号比A 延迟了tpd.。因此，使G2门输出

端出现了很窄的负脉冲。按照设计要求，这个负尖脉冲是不应该出现的，他的出现可能会导致负载电路的错误动作。

在下图（a ）所示电路中，输出Y= A ·A ，如考虑G1门的平均传输延迟时间tpd.时，则在G2输出端出现了不应有的很窄的正尖峰脉冲，如下图（b ）

G 1

Y A A

A (a)(b)

5、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干扰脉冲。

（二）冒险现象的判别 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。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

Y= A ·A ,可能出现1型冒险。 Y= A +A ，可能出现0型冒险。

例：试判别逻辑函数式Y=AC+A B+A C 是否可能出现冒险现象。

解：写出逻辑函数式Y=AC+A B+A C 。

由逻辑表达式可看出A、C具有竞争能力，

当BC=00,Y=A；BC=01,Y=A；BC=10，Y=A；BC=11, Y=A+A

由此可见，当BC=11时，Y=A+A，将产生偏“1”冒险。

当AB=00,Y=C；AB=01,Y=1；AB=10,Y=C；AB=11,Y=C

由此可见，虽然具有竞争，但不会产生冒险。

说明：由于冒险出现的可能性很多，而且组合电路的冒险现象只是可能产生，而不是一定产生，更何况非临界冒险是允许存在的。因此，实用的判别冒险的方法是测试。可以认为只有实验的结果才是最终的结论。

（三）消除冒险现象的方法

1．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。

2．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，由于没有加选通脉冲，因此，输出不会出现尖峰干扰脉冲。

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吸收掉尖峰干扰脉冲。

4．增加冗余项。如在Y=AC+A B+A C表达式中，针对BC=11时，Y=A+A将产生冒险，若在Y=AC+A B+A C中增加一个冗余项BC，当B=C=1时，Y=AC+A B+A C+BC＝1，所以消除了冒险。

作业： 1， 3