组合逻辑电路中的竞争冒险

2011-07-25 21:42:20来源: 互联网 关键字:组合  组合逻辑  组合逻辑电路  逻辑
前面分析组合逻辑电路时,都没有考虑门电路的延迟时间对电路产生的影响。实际上,从信号输入到稳定输出需要一定的时间。由于从输入到输出的过程中,不同通路上门的级数不同,或者门电路平均延迟时间的差异,使信号从输人经不同通路传输到输出级的时间不同
。由于这个原因,可能会使逻辑电路产生错误输出。通常把这种现象称为竞争冒险。

一、产生竞争冒险的原因

  首先来分析下图所示电路的工作情况,可以建立竞争冒险的概念

 

  在图中,与门G2的输入是A和两个互补信号。由于G1的延迟,的下降沿要滞后于A的上升沿,因此在很短的时间间隔内,G2的两个输入端都会出现高电平,致使它的输出出现一个高电平窄脉冲(它是按逻辑设计要求不应出现的干扰脉冲),见图中的波形部分所示。与门G2的2个输入信号分别由G1和A端两个路径在不同的时刻到达的现象,通常称为竞争,由此而产生输出干扰脉冲的现象称为冒险。
  下面进一步分析组合逻辑电路产生竞争冒险的原因。

  设有一个逻辑电路如上图所示,其工作波形如下图所示。它的输出逻辑表达式为。由此式可知,当A和B都为1时,L=1,与C的状态无关。但是,由波形图可以看出,在C由1变0时,C由0变1有一延迟时间,在这个时间间隔内,G2和G3的输出AC和同时为0,而使输出出现一负跳变的窄脉冲,即冒险现象。这是产生竞争冒险的原因之一,其他原因这里不作详述。

  由以上分析可知,当电路中存在由反相器产生的互补信号,且在互补信号的状态发生变化时可能出现冒险现象

二、消去竞争冒险的方法

  针对上述原因,可以采取以下措施消去竞争冒险现象。

1.发现并消掉互补变量

  例如,函数式,在B=C=0时,
。若直接根据这个逻辑表达式组成逻辑电路,则可能出现竞争冒险。可以将该式变换为,这里已将消掉。根据这个表达式组成逻辑电路就不会出现竞争冒险。

2.增加乘积项

  对于下图中所示的逻辑电路(a),可以根据逻辑代数中的常用恒等式,在其输出逻辑表达式中增加乘积项AB。这时,
,对应的逻辑电路如图(b)所示。由前面的分析可知,出现负跳变窄脉冲处,正是A和B均为1时。显然,对于图(b)所示电路,当A=B=1时,G5输出为1,G4输出亦为1,这就消除了C跳变时对输出状态的影响,从而消去了竞争冒险。


(a)


(b)

3. 输出端并联电容器


  如果逻辑电路在较慢速度下工作,为了消去竞争冒险,可以在输出端并联——电容器,其容量为4~20pF之间,比如可以在右图的电路的输出端并联一个电容C,如下图所示。由于或门G4存在——输出电阻R0,致使输出波形上升沿和下降沿的变化变得比较缓慢。因此对于很窄的负跳变脉冲起到平滑的作用,如下图中的波形所示。显然,这时在输出端不会出现逻辑错误。

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编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0725/article_11061.html
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