【知识点详解】
1. 组合逻辑电路的竞争与冒险:
竞争与冒险是数字电子技术中组合逻辑电路特有的现象。竞争是指输入信号通过不同的路径传递到电路的某个节点,由于各路径上的延迟时间不同,导致信号到达的时间顺序产生差异。冒险则是由于竞争引起的错误逻辑输出,通常表现为短暂的脉冲,即“毛刺”。这种毛刺可能出现在输出为1(静态1险象,输出负脉冲)或0(静态0险象,输出正脉冲)的情况下。
2. 竞争冒险的原因:
竞争冒险现象的产生主要归因于逻辑门的延迟。当输入信号快速变化时,由于门延迟的存在,同一输入信号的不同路径到达会合点的时间不同,导致输出在短时间内不稳定,从而产生冒险。
3. 冒险的识别方法:
- 代数法:分析电路的逻辑表达式,找出具有竞争能力的变量,然后改变其他变量,观察是否会产生可能的1险象或0险象。
- 卡诺图法:利用卡诺图来检查是否存在可能导致冒险的相切卡诺圈。如果两个卡诺圈相切,并且没有被其他卡诺圈包围,那么在某些输入变化时可能会出现冒险。
4. 冒险的消除策略:
- 修改逻辑设计:增加冗余项可以消除冒险,例如在卡诺图中添加一个连接两相切卡诺圈的项,确保在竞争条件下输出保持恒定。
- 引入选通脉冲:在输入信号变化期间封锁电路,等待电路稳定后再通过选通脉冲选取输出,从而避免冒险。
- 输出端滤波电容:在输出端接入滤波电容,利用电容的充放电特性过滤掉尖峰脉冲,但需注意电容值的选择会影响输出信号的质量。
5. 结论:
竞争与冒险是组合逻辑电路中需要关注的问题,它们可能导致逻辑错误,尤其是在敏感的时序电路中。通过适当的设计修改、引入选通控制或者采用滤波技术,可以有效地消除或减弱冒险现象,确保电路的正确工作。在设计数字电路时,必须考虑到这些因素以保证系统的可靠性。