前面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(chǎn)生的影響。實際上,從信號輸入到穩(wěn)定輸出需要一定的時間。由于從輸入到輸出的過程中,不同通路上門的級數(shù)不同,或者門電路平均延遲時間的差異,使信號從輸入經(jīng)不同通路傳輸?shù)捷敵黾壍臅r間不同。由于這個原因,可能會使邏輯電路產(chǎn)生錯誤輸出。通常把這種現(xiàn)象稱為競爭冒險。
一、 產(chǎn)生競爭冒險的原因
分析以下電路

與門G2的輸入是A和
兩個互補信號,通常理解
。但是由于G1門的延遲,
的下降沿要滯后于A的上升沿,因此在很短的時間間隔內(nèi),G2的兩個輸入端都會出現(xiàn)高電平,致使它的輸出出現(xiàn)一個高電平窄脈沖(俗稱“毛刺”),這是按邏輯設(shè)計要求本不改出現(xiàn)的干擾脈沖,如上圖(b)所示。與門G2的兩個輸入信號分別由G1和A端兩個路徑在不同時刻到達的現(xiàn)象,通常稱為競爭,由此而產(chǎn)生輸出干擾脈沖的現(xiàn)象稱為冒險。
總結(jié):當(dāng)電路中存在由反相器產(chǎn)生的互補信號,且在互補信號的狀態(tài)發(fā)生變化時可能出現(xiàn)冒險現(xiàn)象。
二、 消去競爭冒險的方法
針對上述原因,可以采取以下措施去除競爭冒險現(xiàn)象:
1. 發(fā)現(xiàn)并消掉互補變量
例如函數(shù)式
,在
時
。若直接根據(jù)這個邏輯表達
式組成電路,則可能出現(xiàn)競爭冒險。可以將原式變換為
,此時已經(jīng)消掉互補變量,組成邏輯電路不會出現(xiàn)競爭冒險。
2. 增加乘積項
基本思想就是利用邏輯代數(shù)中常用恒等式
。例如原圖:

增加冗余項后:

上述兩種方法均屬修改邏輯設(shè)計以消除競爭冒險的方法。
3. 輸出端并聯(lián)電容器
如果邏輯電路在較慢速度下工作,為了消去競爭冒險,可以在輸出端并聯(lián)一個電容器,
其容量在4~20pF之間。如圖所示:

(a)電路 (b)輸出波形
