数字逻辑电路第4章组合逻辑电路-4.ppt

第4章 组合逻辑电路 4.1 组合逻辑电路的特点和分析方法 4.2 常用的组合逻辑电路 4.3 组合逻辑电路的设计方法 4.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险 4.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险 1.竞争与冒险 在前面的介绍中组合逻辑电路的分析和设计,是基于稳定状态这一前提的。所谓稳定状态,是指输入变量不发生变化,输出变量也不会发生变化的情况。但是,当输入变量发生变化时,电路可能会得到错误的结果。 现在让我们分析一下图4―19所示的组合逻辑电路。 从图中可以得到: 再看一下具体电路: 当B=C=1,A=0时,与非门G2的输出为1,G1的输出为1,G3的输出为0,因此，G4的输出为1。 当B=C=1,A=1时,G1输出为0,G2输出为0,G3输出为1,G4输出也为1。 ? 当B=C=1,A由0变为1时,将使G1和G2的输出由1变为0,G3输出则由0变为1。G1和G2输出的变化比A的变化延迟tp,G3输出的变化比A的变化延迟2tp。因此,G2的输出先变为0而G3的输出后变为1。这样,在G2的输出变化之前,G2输出为1,G3输出为0；当G2的输出已经变化而G3的输出还没有变化时,G2、G3的输出同时为0；在G3的输出变化之后,G2输出为0,G3输出为1。可见,任何时刻，G4最少有一个输入为0,因此,其输出Z一直保持为1。 当B=C=1,A由1变为0时,将使G1和G2的输出由0变为1,G3输出则由1变为0。G1和G2输出的变化比A的变化延迟tp,G3输出的变化比A的变化延迟2tp。因此,G2的输出先变为1而G3的输出后变为0。这样,在G2的输出变化之前,G2输出为0,G3输出为1；　当G2的输出已经变化而G3的输出还没变化时,G2、G3的输出同时为1；在G3的输出变化之后,G2输出为1,G3输出为0。由此可见,在G2的输出已经变化而G3的输出还没变化这段时间里,由于G2、G3的输出同时为1,使G4的两个输入同时为1,此时会在G4的输出产生一个短暂的0脉冲。 4.4 组合逻辑电路中的竞争－冒险现象 一、什么是“竞争” 两个输入信号“同时向相反的逻辑电平变化”，称存在“竞争” 二、只要存在输入信号的竞争，就有产生输出尖峰脉冲噪声的 危险，这种现象称为“竞争－冒险”现象。 在组合逻辑电路中,当输入信号变化时,由于所经路径不同,产生延时不同,导致的其后某个门电路的两个输入端发生有先有后的变化,称为竞争。 由于竞争而使电路的输出端产生尖峰脉冲,从而导致后级电路产生错误动作的现象称为冒险。产生0尖峰脉冲的称为0型冒险,产生1尖峰脉冲的称为1型冒险。 ? 2.竞争-冒险的判断 判断一个组合逻辑电路是否存在竞争-冒险有两种常用的方法:代数法和卡诺图法。 1)代数法 在一个组合逻辑电路中,如果某个门电路的输出表达式在一定条件下简化为 或 的形式,而式中的A和 是变量A经过不同传输途径来的,则该电路存在竞争-冒险现象。 存在0型冒险 存在1型冒险 【例4.7】 判断图4―20所示的逻辑电路是否存在冒险。 ? 解:从逻辑图可以写出如下逻辑表达式: 从表达式可以看出,当B=0、C=D=1时, 。因此,该电路存在0型冒险。 【例4.8】 判断图4―21所示的逻辑电路是否存在冒险。 ?解:从逻辑图可以写出如下逻辑表达式: ? 从表达式可以得到,当B=1、C=0时, 。因此,该电路存在1型冒险。 2)卡诺图法 如果逻辑函数对应的卡诺图中存在相切的圈,而相切的两个方格又没有同时被另一个圈包含,则当变量组合在相切方格之间变化时,存在竞争-冒险现象。 【例4.9】 判断实现逻辑表达式