前麵分析組合邏輯電路時,都沒有考慮門電路的延遲時間對電路產(chan) 生的影響。實際上,從(cong) 信號輸入到穩定輸出需要一定的時間。由於(yu) 從(cong) 輸入到輸出的過程中,不同通路上門的級數不同,或者門電路平均延遲時間的差異,使信號從(cong) 輸人經不同通路傳(chuan) 輸到輸出級的時間不同
。由於(yu) 這個(ge) 原因,可能會(hui) 使邏輯電路產(chan) 生錯誤輸出。通常把這種現象稱為(wei) 競爭(zheng) 冒險。
一、產(chan) 生競爭(zheng) 冒險的原因
首先來分析下圖所示電路的工作情況,可以建立競爭(zheng) 冒險的概念
。
在圖中,與(yu) 門G2的輸入是A和兩(liang) 個(ge) 互補信號。由於(yu) G1的延遲,
的下降沿要滯後於(yu) A的上升沿,因此在很短的時間間隔內(nei) ,G2的兩(liang) 個(ge) 輸入端都會(hui) 出現高電平,致使它的輸出出現一個(ge) 高電平窄脈衝(chong) (它是按邏輯設計要求不應出現的幹擾脈衝(chong) ),見圖中的波形部分所示。與(yu) 門G2的2個(ge) 輸入信號分別由G1和A端兩(liang) 個(ge) 路徑在不同的時刻到達的現象,通常稱為(wei) 競爭(zheng) ,由此而產(chan) 生輸出幹擾脈衝(chong) 的現象稱為(wei) 冒險。
下麵進一步分析組合邏輯電路產(chan) 生競爭(zheng) 冒險的原因。
設有一個(ge) 邏輯電路如上圖所示,其工作波形如下圖所示。它的輸出邏輯表達式為(wei) 。由此式可知,當A和B都為(wei) 1時,L=1,與(yu) C的狀態無關(guan) 。但是,由波形圖可以看出,在C由1變0時,C由0變1有一延遲時間,在這個(ge) 時間間隔內(nei) ,G2和G3的輸出AC和
同時為(wei) 0,而使輸出出現一負跳變的窄脈衝(chong) ,即冒險現象。這是產(chan) 生競爭(zheng) 冒險的原因之一,其他原因這裏不作詳述。
由以上分析可知,當電路中存在由反相器產(chan) 生的互補信號,且在互補信號的狀態發生變化時可能出現冒險現象
二、消去競爭(zheng) 冒險的方法
針對上述原因,可以采取以下措施消去競爭(zheng) 冒險現象。
1.發現並消掉互補變量
例如,函數式,在B=C=0時,
。若直接根據這個(ge) 邏輯表達式組成邏輯電路,則可能出現競爭(zheng) 冒險。可以將該式變換為(wei) ,這裏已將
消掉。根據這個(ge) 表達式組成邏輯電路就不會(hui) 出現競爭(zheng) 冒險。
2.增加乘積項
對於(yu) 下圖中所示的邏輯電路(a),可以根據邏輯代數中的常用恒等式,在其輸出邏輯表達式中增加乘積項AB。這時,
,對應的邏輯電路如圖(b)所示。由前麵的分析可知,出現負跳變窄脈衝(chong) 處,正是A和B均為(wei) 1時。顯然,對於(yu) 圖(b)所示電路,當A=B=1時,G5輸出為(wei) 1,G4輸出亦為(wei) 1,這就消除了C跳變時對輸出狀態的影響,從(cong) 而消去了競爭(zheng) 冒險。
(a)
(b)
3. 輸出端並聯電容器
如果邏輯電路在較慢速度下工作,為(wei) 了消去競爭(zheng) 冒險,可以在輸出端並聯——電容器,其容量為(wei) 4~20pF之間,比如可以在右圖的電路的輸出端並聯一個(ge) 電容C,如下圖所示。由於(yu) 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。因此對於(yu) 很窄的負跳變脈衝(chong) 起到平滑的作用,如下圖中的波形所示。顯然,這時在輸出端不會(hui) 出現邏輯錯誤。