关于组合逻辑电路中得竞争-冒险现象

竞争-冒险现象及其成因

我们将门电路中两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变（一个从1变为0，另一个从0变为1）的现象成为竞争。

由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象就成为竞争-冒险。

（竞争-冒险出现的原因是输入信号在跳变时上升时间和下降时间上的细微差异。而且应当指出的是，有竞争关系不一定都会产生尖峰脉冲）

检查竞争-冒险现象的方法

1、  通过逻辑函数式

在输入变量每次只有一个改变状态和简单情况下，可以通过逻辑函数式判断组合逻辑电路中是否有竞争-冒险现象存在。

如果输出端门电路的两个输入信号A和A’是输入变量A经过两个不同的传输途径而来的，那么当输入变量A的状态发生突变时输出端便有可能产生尖峰脉冲。因此，只要输出端的逻辑函数式在一定条件下能化简成Y=A+A’或Y=A*A’  则可判定存在竞争-冒险现象。

2、 计算机辅助分析

通过在计算机上运行数字电路的模拟程序，能够迅速查出是否存在竞争-冒险现象。目前已有这类成熟的程序可供使用。

3、 实验检查

用实验来检查电路的输出端是否有因为竞争-冒险现象而产生的尖峰脉冲。这时加到输入端的信号波形应该包含输入变量的所有可能发生的状态变化。

消除竞争-冒险现象的方法

1、 接入滤波电容

由于竞争-冒险而产生的尖峰脉冲一般都很窄（多在几十纳秒以类），所以只要在输出端并接一个很小的滤波电容C_f，就足以把尖峰脉冲的幅度削弱至门电路的阈值电压一下。在TTL电路中，C_f的数值通常在几十至几百皮法的范围内。

这种方法的优点是简单易行，而缺点是增加了输出电压输出波形的上升时间和下降时间，使波形变坏。

2、 引入选通脉冲

第二种常用方法是在电路中引入一个选通脉冲p。因为p的高电平出现在电路达到稳定状态以后，所以每个输出端都不会出现尖峰脉冲。但需要注意的是，正常的输出信号也将编程脉冲信号，而且宽度与选通脉冲相同。例如，当输入变化时，输出不马上变化，而是要等到选通脉冲出现才会出现脉冲。

3、 修改逻辑设计

增加冗余项是输入的变化不再引起竞争-冒险现象。但此方法使用范围很有限。

三种方法比较：接滤波电容的方法简单易行，但输出电压的波形随之变坏。因此，值适用于对输出波形的前、后沿无严格要求的场合。引入选通脉冲的方法也比较简单，而且不需要增加电路元件。但使用这种方法时必须设法得到一个与输入信号同步的选通脉冲，对这个脉冲的宽度和作用的时间均有严格的要求。至于修改逻辑设计的方法，若能运用得当，又是能达到令人满意的效果。