南京邮电大学：《数字电路与系统》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 组合逻辑电路（2/3）

43竞争和冒险 前面讨论的组合逻辑电路的分析和设计, 是假定输入输出处于稳定的逻辑电平下进行 的。对于实际电路来说,当所有的输入信号 逻辑电平发生变化的瞬间,电路的输出可能 出现违背稳态下的逻辑关系,尽管这种不希 望有的输出是暂时的,但它仍会导致被控对 象的误动作。为此,组合电路设计完成后要 进行竞争与冒险分析 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 4.3 竞争和冒险 前面讨论的组合逻辑电路的分析和设计, 是假定输入输出处于稳定的逻辑电平下进行 的。对于实际电路来说，当所有的输入信号 逻辑电平发生变化的瞬间，电路的输出可能 出现违背稳态下的逻辑关系，尽管这种不希 望有的输出是暂时的，但它仍会导致被控对 象的误动作。为此，组合电路设计完成后要 进行竞争与冒险分析

竞争和冒险的概念 1、竞争 (1)由于连线和集成门有一定的延迟时间,致使 同一输入信号经过不同路径到达输出端有先有后 (1个或1个以上输入信号变化) (2)多个输入信号同时变化,由于变化的快慢不 同,致使多个输入信号到达输出端有先有后(2个 或2个以上输入信号变化)。 上述这些现象都称为变量的竞争。 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 一 ､竞争和冒险的概念 1､竞争 (1) 由于连线和集成门有一定的延迟时间，致使 同一输入信号经过不同路径到达输出端有先有后 （1个或1个以上输入信号变化）； (2) 多个输入信号同时变化，由于变化的快慢不 同，致使多个输入信号到达输出端有先有后（2个 或2个以上输入信号变化）。 上述这些现象都称为变量的竞争

例如: F=AC+BC & ① g AC BC & F 对于变量C而言, & 它有两条通行的路线, 如图所示。 ①路线到达g端的时间为tmd; ②路线到达端的时间为2pa 对于C信号变量而言,它在不同路径上传输,传 输到达输出与非门的输入端的时间不一样,而这种现 象就称为变量的竞争。 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 例如： 对于变量C而言， 它有两条通行的路线， 如图所示。 ① ①路线到达g端的时间为1tpd ; ② ②路线到达f端的时间为2tpd 。 =AC BC 对于C信号变量而言，它在不同路径上传输，传 输到达输出与非门的输入端的时间不一样，而这种现 象就称为变量的竞争

2、冒险 由于竞争现象的存在,使得逻辑函数所描述的逻 辑关系可能受到短暂的破坏,输出出现不应有的尖峰信 号(或毛刺这种现象就称为冒险现象。 冒险是由于变量的竞争引起。 例如:F=AC+AB AC AB 变量A通过两条途径 到达最后的或门, 被称为有竞争能力的变量。而变量B和C只有一条路径 到达输出端,所以他们是无竞争能力的变量。 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 2､冒险 冒险是由于变量的竞争引起。 由于竞争现象的存在,使得逻辑函数所描述的逻 辑关系可能受到短暂的破坏,输出出现不应有的尖峰信 号(或毛刺),这种现象就称为冒险现象。 变量A通过两条途径 到达最后的或门， 被称为有竞争能力的变量。而变量B和C只有一条路径 到达输出端，所以他们是无竞争能力的变量

分析冒险产生的过程: 假设各门的延时时 间tp相同。 &L 当B=C=1时,F=A+A=1B 由于A信号所 A 走的路径不同,输 出F的波形会出现 tpd 个短暂的负向尖-2h 峰。 冒险的产生 而这个负尖峰就是所 tpd 产生的冒险。同时可看出冒险一般发生在输入信号 动态变化的瞬间。 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 分析冒险产生的过程： 假设各门的延时时 间tpd相同。 当B=C=1时，F=A+A=1 由于A信号所 走的路径不同，输 出F的波形会出现了 一个短暂的负向尖 峰。 而这个负尖峰就是所 产生的冒险。同时可看出冒险一般发生在输入信号 动态变化的瞬间

冒险有多种分类方法,如按短暂尖峰极性的不同, 可将冒险分为两类:“0”型冒险和“1”型冒险。如 图所示。 F A F A A AAF A—A (a)1型冒险 (b)0型冒险 图4.3.3冒险的分类 按产生短暂尖峰的原因,冒险可分为: 逻辑冒险和功能冒险 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 冒险有多种分类方法，如按短暂尖峰极性的不同， 可将冒险分为两类：“0”型冒险 和 “1”型冒险。如 图所示。 按产生短暂尖峰的原因，冒险可分为： 逻辑冒险和功能冒险

①逻辑冒险 输入信号经过的路径不同而引起的 冒险,称为逻辑冒险。 1-0-1型冒险,简称为“0”型冒险,由 F=A+A产生 F AAF A 0"型冒险 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 ①逻辑冒险 ————输入信号经过的路径不同而引起的 冒险，称为逻辑冒险。 1 – 0 – 1型冒险，简称为“0”型冒险，由

0-1-0型冒险,简称为“1”型冒险,由 F=A·A产生 收F A—AF "1"型冒险 ②功能冒险 当多个输入信号同时变化的瞬间,由于变化的快 慢不同,而引起的冒险称为功能冒险。 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 0 – 1 – 0型冒险，简称为“1”型冒险，由 ② 功能冒险 ——当多个输入信号同时变化的瞬间，由于变化的快 慢不同，而引起的冒险称为功能冒险

二、逻辑冒险的判别方法 1.逻辑冒险的判断 判断逻辑冒险有两种方法:代数法和卡诺图法。 (1)代数法 主要是利用代数法中的公式来判断。 判断方法: 将函数表达式中的某些变量固定取值后,若能化 成F=A+A或F=A的形式,则说明存在冒险。 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 二､逻辑冒险的判别方法 1. 逻辑冒险的判断 判断逻辑冒险有两种方法：代数法和卡诺图法。 （1）代数法 主要是利用代数法中的公式来判断。 判断方法：

例4.3.1判别逻辑表达式F=AB+AC+BC是否 存在冒险现象。 解:表达式中A、B、C三个变量都同时以原变 量和反变量的形式出现,通过分析可知: 当B=0、C=1时,F=A+A,出现“0”型冒险 当A=1、C=0时,F=B+B,出现“0”型冒险。 当A=0、B=1时,F=C+C,出现“0”型冒险。 说明:F存在“0型的逻辑冒险 2021/2/24 卢庆莉编写

2021/2/24 卢庆莉 编写 解：表达式中A､B､C三个变量都同时以原变 量和反变量的形式出现，通过分析可知： 例4.3.1 判别逻辑表达式F=AB+AC+BC是否 存在冒险现象