数字逻辑电路组合逻辑电路资料学习教案.pptx

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1、数字逻辑电路数字逻辑电路(lu j din l)组合逻辑电组合逻辑电路路(lu j din l)资料资料第一页，共30页。4.4组合逻辑电路(lujdinl)中的竞争-冒险1.竞争与冒险在 前 面 的 介 绍 中 组 合 逻 辑 电 路(dinl)的分析和设计,是基于稳定状态这一前提的。所谓稳定状态,是指输入变量不发生变化,输出变量也不会发生变化的情况。但 是,当 输 入 变 量 发 生 变 化 时,电 路(dinl)可能会得到错误的结果。现在让我们分析一下图419所示的组合逻辑电路(dinl)。第1页/共29页第二页，共30页。图419示例(shl)电路第2页/共29页第三页，共30页。从图

2、中可以(ky)得到:当B和C保持为1不变时,由上式得到,即此时输出应该恒定为1,与输入A无关。而实际情形为,如果A不变,则无论(wln)A是0还是1,输出都为1；如果A发生变化,则输出不一定恒为1。第3页/共29页第四页，共30页。再看一下具体电路:当 B=C=1,A=0时,与非 门 G2的 输 出(shch)为1,G1的输出(shch)为1,G3的输出(shch)为0,因此，G4的输出(shch)为1。当 B=C=1,A=1时,G1输 出(shch)为 0,G2输 出(shch)为0,G3输出(shch)为1,G4输出(shch)也为1。第4页/共29页第五页，共30页。当B=C=1,A由0

3、变为1时,将使G1和G2的输出由1变为0,G3输出则由0变为1。G1和G2输出的变化比A的变化延迟tp,G3输出的变化比A的变化延迟2tp。因此,G2的输出先变为0而G3的输出后变为1。这样(zhyng),在G2的输出变化之前,G2输出为1,G3输出为0；当G2的输出已经变化而G3的输出还没有变化时,G2、G3的输出同时为0；在G3的输出变化之后,G2输出为0,G3输出为1。可见,任何时刻，G4最少有一个输入为0,因此,其输出Z一直保持为1。第5页/共29页第六页，共30页。当B=C=1,A由1变为0时,将使G1和G2的输出由0变为1,G3输出则由1变为0。G1和G2输出的变化比A的变化延迟t

4、p,G3输出的变化比A的变化延迟2tp。因此,G2的输出先变为1而G3的输出后变为0。这样,在G2的输出变化之前,G2输出为0,G3输出为1；当G2的输出已经变化而G3的输出还没变化时,G2、G3的输出同时为1；在G3的输出变化之后,G2输出为1,G3输出为0。由此可见,在G2的输出已经变化而G3的输出还没变化这段时间里,由于G2、G3的输出同时为1,使G4的两个输入同时为1,此时会在G4的输出产生(chnshng)一个短暂的0脉冲。第6页/共29页第七页，共30页。4.4组合逻辑电路(lujdinl)中的竞争冒险现象一、什么是“竞争”两个输入信号(xnho)“同时向相反的逻辑电平变化”，称存

5、在“竞争”二、只要存在输入信号(xnho)的竞争，就有产生输出尖峰脉冲噪声的危险，这种现象称为“竞争冒险”现象。第7页/共29页第八页，共30页。在组合逻辑电路中,当输入信号变化时,由于所经路径不同,产生延时不同,导致的其后某个门电路的两个输入端发生有先有后的变化,称为竞争。由于竞争而使电路的输出端产生尖峰脉冲,从而导致后级电路产生错误动作的现象(xinxing)称为冒险。产生0尖峰脉冲的称为0型冒险,产生1尖峰脉冲的称为1型冒险。第8页/共29页第九页，共30页。2.竞争-冒险的判断判断一个组合逻辑电路是否存在(cnzi)竞争-冒险有两种常用的方法:代数法和卡诺图法。1)代数法在一个组合逻辑

6、电路中,如果某个门电路的输出表达式在一定条件下简化为或的形式,而式中的A和是变量A经过不同传输途径来的,则该电路存在(cnzi)竞争-冒险现象。存在(cnzi)0型冒险存在(cnzi)1型冒险第9页/共29页第十页，共30页。【例 4.7】判 断 图420所示的逻辑电路是否存在冒险。解:从逻辑图可以写出如下(rxi)逻辑表达式:从表达式可以看出,当B=0、C=D=1时,。因此,该电路存在0型冒险。第10页/共29页第十一页，共30页。图420例4.7的逻辑图第11页/共29页第十二页，共30页。【例4.8】判断图421所示的逻辑电路是否存在冒险。解:从逻辑图可以(ky)写出如下逻辑表达式:从表

7、达式可以(ky)得到,当B=1、C=0时,。因此,该电路存在1型冒险。第12页/共29页第十三页，共30页。图421例4.8的逻辑图第13页/共29页第十四页，共30页。2)卡诺图法如果逻辑函数对应的卡诺图中存在相切的圈,而相切的两个方格(fn)又没有同时被另一个圈包含,则当变量组合在相切方格(fn)之间变化时,存在竞争-冒险现象。第14页/共29页第十五页，共30页。【例4.9】判断实现逻辑表达式的电路是否(shfu)存在冒险。解:画出Z的卡诺图如图422所示。从卡诺图中可以看出：1号圈中编号1的方格和2号圈中编号5的方格相切而且没有同时被另一个圈包含；另外,1号圈中编号3的方格和3号圈中编

8、号11的方格相切而且也没有同时被另一个圈包含。因此,当变量组合在编号1方格和编号5方格之间变化或在编号3方格和编号11方格之间变化时,存在冒险现象。两种情况对应的变量组合如下:第15页/共29页第十六页，共30页。在编号1方格(fn)和编号5方格(fn)中,A=0、C=0、D=1、B变化。在编号3方格(fn)和编号11方 格(fn)中,B=0、C=1、D=1、A变化。用与非门实现的电路逻辑图如图223所示。第16页/共29页第十七页，共30页。图222Z的卡诺图第17页/共29页第十八页，共30页。图423例4.9的逻辑图第18页/共29页第十九页，共30页。3.竞争-冒险现象的消除方法消除组

9、合逻辑电路中竞争-冒险现象的常用方法有:滤波法、脉冲选通法和修改设计法。1)滤波法滤波法是在门电路的输出端接上一个滤波电容,将尖峰脉冲的幅度削减至门电路的阈值电压以下,如图424所示。由于竞争-冒险产生的尖峰脉冲很窄,所以通常接一个大约几百皮法的小电容即可。这种方法很简单(jindn),但会使波形变坏。第19页/共29页第二十页，共30页。图4-24用滤波电容消除竞争 冒险(moxin)现象第20页/共29页第二十一页，共30页。2)脉冲选通法脉冲选通法是在电路中加入一个选通脉冲,在确定电 路 进 入 稳 定 状 态(zhungti)后,才让电路输出选通,否则封锁电路输出,如图425所示。第2

10、1页/共29页第二十二页，共30页。图425用选通脉冲消除竞争冒险(moxin)现象第22页/共29页第二十三页，共30页。图426用增加冗余项消除(xioch)竞争冒险现象第23页/共29页第二十四页，共30页。3)修改设计法（1）代数法。如前面图419的分析所示,对于逻辑表达式,当B=C=1时,存在竞争-冒险现象。利用(lyng)逻辑代数公式,可以增加冗余项BC,使,图226是按照增加冗余项后的逻辑表达式实现的电路。当B=C=1时,由于G5的输出保持为0,因此,即使A发生变化,G4的输出亦恒定为1。第24页/共29页第二十五页，共30页。（2）卡诺图法。我们知道,当逻辑函数对应的卡诺图中存

11、在相切的圈,而相切的两个方格又没有同时被另一个圈包含,则当变量组合在相切方格之间变化时,存在竞争-冒险现象。因而，通过(tnggu)增加由这两个相切方格组成的圈,就可以消除竞争-冒险现象。第25页/共29页第二十六页，共30页。【例4.10】修改图423所示的电路(dinl),消除竞争-冒险现象。解:从卡诺图422可以看出,要消除竞争-冒险现象,需要增加由编号1方格和编号5方格组成的圈以及由编号3方格和编号11方格组成的圈,如图427所示。这样,得到的表达式如下:第26页/共29页第二十七页，共30页。图227例2.10的卡诺图第27页/共29页第二十八页，共30页。图428例4.10的逻辑图第28页/共29页第二十九页，共30页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第29页/共29页第三十页，共30页。