竞争冒险试验

1、实验十七 竞争冒险一、实验目的 通过实验观察组合电路中存在的竟争冒险现象， 学会用实验手段消除责争冒险对电路 的影响二、实验内容1 八位串行奇仍校验电路竞争冒险现象的观察及消除。图 17 1 所示电路为八位串行奇偶校验电路。1”，开关断开表示图 171 八位串行奇、偶校验电路 按图接线。测试电路的逻辑功能。 abg，h 分别接逻辑开关 K1； K9，z 接发光二级管显 示 。 改 变 K1 K8 的 状 态 观 察 并 记 录 Z 的 变 化 。注：时间关系，仅列举几个有代表性的结果。其中以开关闭合表示0” . )K1K2K3K4K5K6K7K8Z00000000100000001000000

2、0111000001110000011111000111110001111111011111110111111111表 17.1由表 17.1 可以看出每一次开关的断开和闭合都影响发光二极管的状态。a接脉冲 bch接高电平用示波器观察并记录a和 y湍的波形测出信号经七级异或门的延迟时间。由上图可以看出，延迟时间为 20msa和 h端接同一脉冲 bcg为高电平观察并记录 a和 y 端的波形。说明 y端的 波形有何异常现象？如上图所示输出端 y 出现了原设计中没有的窄脉冲，若采用加电容的办法来消除此异常现象则电容 C 应接在何处？ 如图所示，滤波电容 C 应该与输出端并联 .测出门电路的阈值电压

3、VT ，若设门的输出电阻 R0 100，估算电容 C值的大小？ 用实验法测出消除上述异常现象所需的电容值说明产生误差的原因有哪些？ 2组合电路竞争冒险现象的观察及消除组合电路如图 172 所示。测试电路功能结果列成真值表形式。 泪实验法测定在信号变化过程中竟争冒险在何处，什么时刻可能出现？ 用校正项的办法来消除竟争冒险 则电路应怎洋修改？画出修改后的电路 并用实验验证 之。若改用加滤波电容的办法来消除竞争冒险 则电容 C 应加在何处？其值约为多大？试通过 实验验证之。5、思考题什么叫组合电路的竞争冒险现象？它是怎 样产生的名常有哪几种消除的办法？实验中你 认为较为简单的方法是哪种？使用时应注意

4、什 么问题？竞争与冒险是数字电路中存在的一种现象。 由于元器件质量和设备工艺已达到相 当高的水平，因而数字电路的故障往往是竞争与冒险引起的，所以要研究它们。 在一个复杂的数字电路的设计阶段，就完全预料电路中的竞争与冒险是困难的， 有一些要通过实验来检查。 下面将说明组合数字电路中竞争与冒险的基本概念和 确定消除它的一些基本方法。竞争 ：在组合电路中， 信号经由不同的途径达到某一会合点的时间有先有后， 这 种现象称为竞争。冒险 ：由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象称为冒险。 表现为输出端出现 了原设计中没有的窄脉冲，常称其为毛刺。竞争与冒险的关系 ：有竞争不一定会产生冒险，但有冒险就一定有竞

5、争。解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。当组合逻辑电路存在冒险现象时， 可以采取修改逻辑设计， 增加选通电路， 增加 输出滤波等多种方法来消除冒险现象。当一个门的输入有两个或两个以上的变量发生改变时，由于这些 变量是经过不同路径产生的， 使得它们状态改变的时刻有先有后， 这种时差引起 的现象称为竞争（ Race）。竞争的结果若导致冒险或险象（ Hazard）发生（例如 毛刺），并造成错误的后果，那么就称这种竞争为临界竞争。若竞争的结果没有 导致冒险发生， 或虽有冒险发生， 但不影响系统的工作， 那么就称这种竞争为非 临界竞争。 组合逻辑电路的险象仅在信号状态改变的时刻出现毛

6、刺，这种冒险是过渡性的， 它不会使稳态值偏离正常值， 但在时序电路中， 冒险是本质的， 可导致电路的输 出值永远偏离正常值或者发生振荡。组合逻辑电路的冒险是过渡性冒险， 从冒险的波形上， 可分为静态冒险和动态冒 险。输入信号变化前后， 输出的稳态值是一样的， 但在输入信号变化时， 输出信号产 生了毛刺， 这种冒险是静态冒险。 若输出的稳态值为 0，出现了正的尖脉冲毛刺， 称为静态 0 险象。若输出稳态值为 1，出现了负的尖脉冲毛刺，则称为静态 1冒 险。输入信号变化前后， 输出的稳态值不同， 并在边沿处出现了毛刺， 称为动态险象 （冒险）。从引起冒险的具体原因上， 冒险可以分为函数冒险和逻辑冒险。 函数冒险是逻辑 函数本身固有的， 当多个输入变量发生变化时， 常常会发生逻辑冒险。 避免函数 冒险的最简单的方法是同一时刻只允许单个输入变量发生变化， 或者采用取样的 办法。单个输入变量改变时， 不会发生函数冒险， 但电路设计不合适时， 仍