组合逻辑电路的冒险现象.ppt

4 3组合逻辑电路的冒险现象 4 3 1冒险的概念 4 3 2静态逻辑冒险 4 3 3如何判断是否存在逻辑冒险 4 3 4如何避免逻辑冒险 信号通过连线及集成门都有一定的延迟时间 多个输入信号发生变化时 也可能有先后快慢的差异 在输入信号变化的瞬间 输出端出现一些不正确的尖峰信号 称为冒险现象 在组合电路中 如果输入信号变化前 后稳定输出相同 而在转换瞬间有冒险 称为静态冒险 如果在得到最终稳定输出之前 输出发生了三次变化 即中间经历了暂态0 1或1 0 输出序列为1 0 1 0或0 1 0 1 这种冒险称为动态冒险 4 3 1冒险的概念 4 3 2静态逻辑冒险 例4 12分析如图4 3 1 a 所示的组合电路 当输入信号abc由000变化到010及abc由000变化到110时的输出波形 1 a b c F Y1 Y2 b 1 2 a b 图4 3 1例4 12逻辑图和卡诺图 解 1 当输入信号abc由000变化到010时 在稳定状态下输出保持为1 若tpd2 tpd1 则在输出波形F 1中出现短暂的0 这就是静态0冒险 如图4 3 2 2 当输入信号abc由000变化到110时 在稳定状态下 输出保持为1 假设b信号滞后于a信号td时间 并忽略门的延迟 则在输出信号中也会出现静态0冒险 如图4 3 3 Y2 Y1 F a b td 图4 3 3多个输入信号变化时产生冒险举例 结论 静态逻辑冒险仅仅发生在输入信号变化的瞬间 而在输入稳定的状态下是不会发生的 但是 输入信号发生变化的瞬间 并不一定会发生静态冒险 例如 当输入信号abc由000变化到010时 若tpd2 tpd1 则输出信号稳定1中不会出现0毛刺 发生静态冒险有两种情况 当有输入变量A和A通过不同的传输路径到输出端时 那么当输入变量A发生突变时 输出端有可能产生静态逻辑冒险 4 3 3如何判断是否存在逻辑冒险 当有两个或两个以上输入变量发生变化时 输出端有可能产生静态逻辑冒险 对于这种静态逻辑冒险 可以根据逻辑函数表达式来判断 若p p 2 个输入变量发生变化 如果由不变的 n p 个输入变量组成的乘积项 不是该逻辑函数表达式中的乘积项或者多余项 则该p个变量发生变化时 就有可能产生静态逻辑冒险 例4 13分析图4 3 4所示电路 当输入信号abcd由0100变化到1101 由0111变化到1110及由1001变化到1011时 是否有冒险现象发生 解写出该组合电路的逻辑函数表达式 并作出卡诺图 1 c d d F 1 1 1 0 1 1 00 01 11 10 00 ab cd Y1 Y2 b 1 2 图4 3 5例4 13卡诺图 c Y3 a 3 图4 3 4例4 13逻辑电路 1 1 1 1 1 1 01 11 10 1 当abcd由0100变化到1101时 变量a d发生变化 由不变的变量b c组成的乘积项bc不是函数的乘积项或多余项 因此可能产生静态逻辑冒险 若d先于a变化 则变化路径如图中所示 反之则为路径 显然所经历的过渡状态不同 因此有静态冒险的可能 4 2 当abcd由0111变化到1110时 变量a d发生变化 由不变的变量b c组成的乘积项bc是函数的多余项 因此不会发生由于变量变化的先后而产生的静态冒险 如图中路径 过渡状态完全相同 3 2 在多个输入变量同时发生状态改变时 如果输入变量数目很多 很难从逻辑表达式简单地找出所有可能产生冒险的情况 可以通过计算机辅助分析 迅速地查出电路是否存在逻辑冒险现象 4 3 4如何避免逻辑冒险 修改逻辑设计通过F AB AC BC 增加多余项BC 以消除由于A变化而引起的逻辑冒险 因为当B 1 C 1时 存在F A A情况 由于增加了BC项 不论A如何变化 BC项始终为1 输出始终为1 输出不会出现逻辑冒险 由于BC为多余项 此方法又称为增加多余项法 例如图4 3 6所示电路 引入取样脉冲冒险现象仅仅发生在输入信号变化转换的瞬间 在稳定状态是没有冒险信号的 因此 采用取样脉冲 错开输入信号发生转换的瞬间 正确反映组合电路