組合邏輯電路中的競爭冒險(xiǎn)

一、產(chǎn)生競爭冒險(xiǎn)的原因

　　首先來分析下圖所示電路的工作情況，可以建立競爭冒險(xiǎn)的概念
。

　　在圖中，與門G₂的輸入是Ａ和兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)。由于G₁的延遲，的下降沿要滯后于Ａ的上升沿，因此在很短的時(shí)間間隔內(nèi)，G₂的兩個(gè)輸入端都會(huì)出現(xiàn)高電平，致使它的輸出出現(xiàn)一個(gè)高電平窄脈沖（它是按邏輯設(shè)計(jì)要求不應(yīng)出現(xiàn)的干擾脈沖），見圖中的波形部分所示。與門G₂的２個(gè)輸入信號(hào)分別由G₁和Ａ端兩個(gè)路徑在不同的時(shí)刻到達(dá)的現(xiàn)象，通常稱為競爭，由此而產(chǎn)生輸出干擾脈沖的現(xiàn)象稱為冒險(xiǎn)。
　　下面進(jìn)一步分析組合邏輯電路產(chǎn)生競爭冒險(xiǎn)的原因。

　　設(shè)有一個(gè)邏輯電路如上圖所示，其工作波形如下圖所示。它的輸出邏輯表達(dá)式為。由此式可知,當(dāng)Ａ和Ｂ都為1時(shí)，L＝1，與C的狀態(tài)無關(guān)。但是，由波形圖可以看出，在Ｃ由１變０時(shí)，Ｃ由０變１有一延遲時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi),G₂和G₃的輸出ＡＣ和同時(shí)為０，而使輸出出現(xiàn)一負(fù)跳變的窄脈沖，即冒險(xiǎn)現(xiàn)象。這是產(chǎn)生競爭冒險(xiǎn)的原因之一，其他原因這里不作詳述。

　　由以上分析可知，當(dāng)電路中存在由反相器產(chǎn)生的互補(bǔ)信號(hào)，且在互補(bǔ)信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)可能出現(xiàn)冒險(xiǎn)現(xiàn)象

二、消去競爭冒險(xiǎn)的方法

　　針對上述原因，可以采取以下措施消去競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

1.發(fā)現(xiàn)并消掉互補(bǔ)變量

　　例如，函數(shù)式，在Ｂ＝Ｃ＝０時(shí)，
。若直接根據(jù)這個(gè)邏輯表達(dá)式組成邏輯電路，則可能出現(xiàn)競爭冒險(xiǎn)。可以將該式變換為，這里已將消掉。根據(jù)這個(gè)表達(dá)式組成邏輯電路就不會(huì)出現(xiàn)競爭冒險(xiǎn)。

2.增加乘積項(xiàng)

　　對于下圖中所示的邏輯電路(a)，可以根據(jù)邏輯代數(shù)中的常用恒等式，在其輸出邏輯表達(dá)式中增加乘積項(xiàng)AB。這時(shí)，
，對應(yīng)的邏輯電路如圖(b)所示。由前面的分析可知，出現(xiàn)負(fù)跳變窄脈沖處，正是Ａ和Ｂ均為１時(shí)。顯然，對于圖(b)所示電路，當(dāng)Ａ＝Ｂ＝１時(shí)，G₅輸出為１，G₄輸出亦為１，這就消除了C跳變時(shí)對輸出狀態(tài)的影響，從而消去了競爭冒險(xiǎn)。

(a)

(b)

3. 輸出端并聯(lián)電容器

　　如果邏輯電路在較慢速度下工作，為了消去競爭冒險(xiǎn)，可以在輸出端并聯(lián)——電容器，其容量為4～20pF之間,比如可以在右圖的電路的輸出端并聯(lián)一個(gè)電容Ｃ，如下圖所示。由于或門G₄存在——輸出電阻R0，致使輸出波形上升沿和下降沿的變化變得比較緩慢。因此對于很窄的負(fù)跳變脈沖起到平滑的作用，如下圖中的波形所示。顯然，這時(shí)在輸出端不會(huì)出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤。