8 10竞争冒险现象分析与消除 8 10 1竞争冒险现象 在由门电路组成的组合逻辑电路中 输入信号的变化传输到电路各级门电路时 由于门电路存在传输延时时间和信号状态变化的速度不一致等原因 使信号的变化出现快慢的差异 这种先后所形成的时差称为竞争 竞争的结果是使输出端可能出现错误信号 这种现象叫做冒险 有竞争不一定有冒险 但有冒险一定存在竞争 利用卡诺图可以判断组合逻辑电路是否可能存在竞争冒险现象 具体做法如下 根据逻辑函数的表达式 作出其卡诺图 若卡诺图中填1的格所形成的卡诺图有两个相邻的圈相切 则该电路就存在竞争冒险的可能性 组合逻辑电路存在竞争就有可能产生冒险 造成输出的错误动作 因此 在设计组合逻辑电路时必须分析竞争冒险现象的产生的原因 解决电路设计中的问题 杜绝竞争冒险现象的产生 常用的消除竞争冒险的方法有 加取样脉冲 消除竞争冒险 修改逻辑设计 增加冗余项 在输出端接滤波电容 加封锁脉冲等 8 10 2竞争冒险现象的仿真 1 竞争冒险现象的仿真电路例1如图8 10 1 a 所示 该电路的逻辑功能为 从逻辑表达式来看 无论输入信号如何变化 输出应保存不变 恒为1 高电平 但实际情况并非如此 从仿真的结果可以看到 由于74LS05D非门电路的延时 在输入信号的下降沿 电路输出端有一个负的窄脉冲输出 这种现象称为0 低电平 型冒险 a 竞争冒险现象的仿真电路例1 b 0 低电平 型冒险输出图8 10 1竞争冒险现象的仿真电路与输出波形 2 竞争冒险现象的仿真电路例竞争冒险现象的仿真电路例2如图8 10 2 a 所示 该电路的逻辑功能为 从逻辑表达式来看 无论输入信号如何变化 输出应保存不变 恒为0 低电平 但实际情况并非如此 从仿真的结果可以看到 由于74LS05D 非门电路的延时 在输入信号的上升沿 电路输出端有一个正的窄脉冲输出 这种现象称为1 高电平 型冒险 a 竞争冒险现象的仿真电路例2 b 1 高电平 型冒险输出图8 10 2竞争冒险现象的仿真电路与输出波形 3 竞争冒险现象的仿真电路例3竞争冒险现象的仿真电路例3如图8 10 3 a 所示 该电路的逻辑功能为 已知B C 1 所以 从逻辑表达式来看 无论输入信号如何变化 输出应保存不变 恒为1 高电平 但实际情况并非如此 从仿真的结果可以看到 由于74LS09D与门电路的延时 在输入信号的下降沿 电路输出端有一个负的窄脉冲输出 这种现象称为0 低电平 型冒险 a 竞争冒险现象的仿真电路例3 b 0 低电平 型冒险输出图8 10 2竞争冒险现象的仿真电路与输出波形 8 10 3竞争冒险现象的消除 为了消除图8 10 3 a 所示电路的竞争冒险现象 修改逻辑设计 增加冗余项BC 该电路的逻辑功能为 BC 修改后的电路和仿真结果如图8 10 4所示 输出保持不变 恒为1 高电平 电路的竞争冒险现象被消除 a 增加冗余项BC b 输出保持不变 高电平 图8 10 4消除竞争冒险现象的电路与输出波形