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竞争冒险:组合逻辑电路中的优化方案

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:图9.23竞争冒险图9.24产生正向干扰脉冲的竞争冒险2.产生竞争冒险的原因前面讨论组合逻辑电路的分析与设计时,都是在输入、输出处于稳定的逻辑电平下进行的。例9.10用代数识别法检查竞争冒险现象解:A是具有竞争条件的变量。

竞争冒险:组合逻辑电路中的优化方案

1.竞争冒险

在组合逻辑电路中,当输入信号的状态改变时,输出端可能产生虚假错误信号——过渡干扰脉冲,这种现象就称为竞争冒险,如图9.23、图9.24所示。

图9.23 竞争冒险

图9.24 产生正向干扰脉冲的竞争冒险

2.产生竞争冒险的原因

前面讨论组合逻辑电路的分析与设计时,都是在输入、输出处于稳定的逻辑电平下进行的。没有考虑信号通过导线和逻辑门的传输延迟时间。然而在实际中,信号通过导线和门电路时,都存在时间延迟,信号发生变化时也有一定的上升或下降时间。因此,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,这种现象称为竞争。竞争可能导致输出端产生不应有的尖峰干扰脉冲。如图9.25所示,得到理想情况下的波形应为一条水平直线(全为高电平)。

图9.25 逻辑图

如考虑反相器的平均传输延迟时间,则波形发生变化。可见,或门的两个输入信号由于传输路径不同,到达时比A延迟了一个tpd。因此,使或门输出端出现了很窄的负脉冲。这个负尖峰脉冲是不应出现的,它的出现可能导致负载电路的错误动作。这种现象称为竞争冒险,即由于竞争而导致电路输出产生不应有的尖峰干扰脉冲的现象。

应当指出的是:有竞争时不一定都会产生尖峰脉冲即冒险。

由上述分析可看出:在组合逻辑电路中,当一个门电路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。这是产生竞争冒险的主要原因。

3.竞争-冒险现象的检查方法

一个变量以原变量和反变量出现在逻辑函数F中时,则该变量是具有竞争条件的变量。如果消去其他变量(令其他变量为0或1),留下具有竞争条件的变量。

① 若函数出现img,则产生负的尖峰脉冲的冒险现象——“0”型冒险;

② 若函数出现img,则产生正的尖峰脉冲的冒险现象——“1”型冒险。

例9.10 用代数识别法检查竞争冒险现象(www.xing528.com)

解:A是具有竞争条件的变量。

表9.12 真值表

所以,当B=C=1时,Y=A+A——存在“0”型冒险。

4.竞争-冒险现象的消除

(1)接入滤波电容法。

毛刺很窄,因此常在输出端对地并接滤波电容C,或在本级输出端与下级输入端之间,串接一个积分电路,可将尖峰脉冲消除。但C或R、C的引入会使输出波形边沿变斜,故参数要选择合适,一般由实验确定。如图9.26所示。

图9.26 加滤波电路排除冒险

(2)引入选通脉冲法。

毛刺仅发生在输入信号变化的瞬间,因此在这段时间内先将门封锁,待电路进入稳态后,再加选通脉冲使输出门电路开门。这样可以抑制尖峰脉冲的输出。该方法简单易行,但选通信号的作用时间和极性等一定要合适,如图9.27所示。

图9.27 利用选通脉冲克服冒险

(3)修改逻辑设计法——增加冗余项。

只要在其卡诺图上两卡诺圈相切处加一个卡诺圈(见图9.28),即增加了一个冗余项,就可消除逻辑冒险。

图9.28 卡诺图

所以,img

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