[数电电路基础]–竞争与冒险

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由于逻辑门存在延迟时间以及信号的传输途径不同,当输入信号电平发生瞬间变化时,电路可能产生与稳态时逻辑功能不一致的错误输出,这种现象就是电路中的竞争与冒险。

 

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由于反相器电路的存在,信号 A' 传递到与门输入端的时间相对于信号 A 会滞后,这就可能导致与门最后的输出结果 F 会出现干扰脉冲。

在组合逻辑电路中,不同路径的输入信号变化传输到同一点门级电路时,在时间上有先有后,这种先后所形成的时间差称为竞争

由于竞争的存在,输出信号需要经过一段时间才能达到期望状态,过渡时间内可能产生瞬间的错误输出,例如尖峰脉冲。这种现象被称为冒险

实际硬件电路中,只要门电路各个输入端延时不同,就有可能产生竞争与冒险。

在逻辑表达式,保持一个变量固定不动,将剩余其他变量用 0 或 1 代替,如果最后逻辑表达式能化简成

Y = A + A'

Y = A · A'

的形式,则可判定此逻辑存在竞争与冒险。

例如逻辑表达式 Y = AB + A'C,在 B=C=1 的情况下,可化简为 Y = A + A'。显然,A 状态的改变,势必会造成电路存在竞争冒险。

对于一个非门和一个与门,本来在理想情况下Y的输Y出应该是一直稳定的0输出,但是实际上每个门电路从输入到输出是一定会有时间延迟的,这个时间通常叫做电路的开关延迟。而且制作工艺门的种类甚至制造时微小的工艺偏差,都会引起这个开关延迟时间的变化。

竞争冒险的消除
在有竞争冒险存在的情况下,而负载又是对脉冲敏感的电路,那么就应设法消除。消除竞争冒险常用方法有:增加冗余项、接入滤波电容和引入封锁脉冲或选通脉冲等。

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