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組合邏輯電路中的競爭冒險

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2018-11-30
組合邏輯電路中的競爭冒險

  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。

Tags:邏輯電路,競爭,冒險,數字電路  
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