组合电路的竞争和冒险.ppt

本章小结 1．常用的中规模组合逻辑器件包括编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加法器等。 2．上述组合逻辑器件除了具有其基本功能外，还可用来设计组合逻辑电路。应用中规模组合逻辑器件进行组合逻辑电路设计的一般原则是：使用MSI芯片的个数和品种型号最少，芯片之间的连线最少 3．用MSI芯片设计组合逻辑电路最简单和最常用的方法是，用数据选择器设计多输入、单输出的逻辑函数；用二进制译码器设计多输入、多输出的逻辑函数。 * 前面所分析的逻辑电路，基于输入/输出都是在稳定的逻辑电平下进行的，没有考虑动态变化状态。实际上，输入信号有变化，或者某个变量通过两条以上路经到达输出端。由于路经不同，到达的时间就有先有后，这一现象叫做竞争。 一、竞争和冒险 例：一个由两级或非门组成的组合电路。 假设：B = 0, ☆ 理想情况下：A 无论如何变化，F≡0。 ☆ 实际情况下：输入信号每通过一级门电路都需要一定的延迟时间t pd 。 画出考虑延迟时间的输入/输出波形图。 当 ：A 由1→0, 0 考虑G1门延迟时间 当A由1变为0时，由于考虑了G1门的延迟时间，在G2门的2个输入端出现了均为0的短暂时刻，使G2门输出产生了不应有的窄脉冲，这个窄脉冲称为毛刺。 ≥1 ≥1 0 从波形上可以分为： ☆静态冒险 ☆动态冒险 ☆静态冒险： 输入信号变化前、后，输出的稳态值是一样的，只有输入信号发生变化时，输出产生毛刺。 ☆动态冒险: 输入信号变化前、后，输出的稳态值是不一样的，并在边沿处产生毛刺。 1 1 0 0 动态冒险往往是由静态冒险造成的。 ☆引起冒险的原因可分为： 函数冒险和功能冒险。 0 0 1 0 1 1 在稳态条件下： 在动态条件下： A由1→0,早于B由0→1的变化，即A先到达或门输入端并与变化前的B相加，经或门传输延迟时间t pd后，到达F，使F=0。输出出现偏1冒险。 ☆ 这种冒险通过改变电路结构是不能消除的，避免冒险的方法是，同一时刻只允许单个输入变量变化。 ≥1 0 1 1 1 0 1 AB C 00 01 11 10 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 当ABC从010→111时： 由F的卡诺图可知，在稳定情况下， F(0,1,0)=1 F(1,1,1)=1 如果A,C两个输入信号发生变化： 若：C先由0→1,其路经010→011→111。 F(0,1,0)=1 F(0,1,1)=0 F(1,1,1)=1 产生偏1冒险。 1 1 0 若：A先由0→1,其路经010→110→111。 F(0,1,0)=1 F(1,1,0)=1 F(1,1,1)=1 不会产生冒险。 由以上分析可知： 当有两个或两个以上的输入信号发生变化时，由于可能经过的路经不同而产生的静态冒险称为功能冒险。 ≥1 代数法： 卡诺图法： 取样脉冲法 输出端加滤波电路 1、代数法： 在n变量的逻辑表达式中，给n-1个变量以特定取值（0,1),表达式仅保留某个具有竞争能力的变量X,使逻辑表达式变成 则实现该表达式的逻辑电路存在冒险。 根据逻辑电路图写出表达式。 令B=C=1 A具有两条路经到达输出端，所以A变量为具有竞争能力的变量。会产生0冒险。 产生偏1冒险，即0冒险。 消除冒险的方法： 消除冒险的方法就是消除 产生的条件。 根据包含律可以写出： 令B=C=1 输出F≡1,不可能出现0冒险。 从本例看出：最简和最佳是一对矛盾两个方面。 1 A B C F 1 A B C F ≥1 ≥1 ≥1 1 A B C F 令B=C=0 会产生1冒险 消除冒险的方法： 消除冒险的方法就是消除 产生的条件。 根据包含律可以写出： 令B=C=0 输出F≡0,不可能出现1冒险。 ≥1 ≥1 ≥1 1 A B C F ≥1 在卡诺图中，函数的每一个与项（或项）对应一个合并圈，若两个合并圈相切，相切之处会出现冒险。 相切处：B=C=1 相切处：B=C=0 令B=C=1 产生0冒险 ☆消除冒险的方法： 在相切处增加一个合并圈BC。 令B=C=0 产生1冒险 ☆消除冒险的方法： 在相切处增加一个合并圈B+C。 ?卡诺图法和代数法分析方法完全一样。 多个输入发生状态变化时，冒险是难以消除的。当组合电路的冒险影响了整个系统的工作时，可以采用取样脉冲的方法加以解决。 ☆先判断组合电路有无冒险产生， 若有冒险加取样脉冲与组合电路相与。 ☆取样脉冲仅在输出门处于稳定值期间到来，保证输出结果正确，在取样脉冲周期之外，输出信息无效。 ☆取样脉冲法目的是避开冒险。 1 A B C F RC积分电路，是一阶低通滤波器，能滤除信号