组合电路产生竞争冒险的原因及常用的消除竞争冒险的方法。
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法探索组合逻辑电路的竞争冒险现象在组合逻辑电路中，当两个或多个数字信号在一个逻辑门的输入端同时到达时，它们可能会在输出端引发竞争冒险现象。
竞争冒险是一种反复变化的情况，它会导致逻辑门的输出错误，导致系统出现故障和数据的不稳定性。
竞争冒险通常发生在门的输入信号不同步的情况。
例如，当一个逻辑门的输入信号有较长的传输延迟时，就会发生竞争冒险现象。
竞争冒险现象包括两种类型：正竞争冒险和负竞争冒险。
正竞争冒险现象是指当两个或多个输入信号在一个逻辑门的输入端发生相等的变化时，输出信号经历一段时间后发生突变，随后又恢复到原始状态。
反之，负竞争冒险现象在输入信号发生变化时，输出信号开始反转，但在一段时间后突然又回到了原来的状态。
消除竞争冒险的方法1.增加延迟器：一个适当的延迟器可以将输入信号的时间稍微延迟，使得输入信号的“斜率”上升和下降不那么陡峭。
门可增加输入延迟管分量，来保持一致到达。
另外，在输出延迟管分量中引入等同或近似的延迟。
2.使用锁存器或触发器：锁存器或触发器可以消除竞争冒险。
它们允许信号在一段时间内维持稳定状态，从而消除竞争。
锁存器或触发器的初始状态是通过设定输入信号来实现的。
锁存器或触发器的一个典型应用是用于设置微处理器中的同步逻辑。
3.使用带有输入同步的片：带有输入同步的片可用于消除竞争冒险。
输入同步保持各种输入信号在一个稳定的电平上，直到其同步时钟到达。
同步片的输入同步机制允许输入信号在时钟边沿处被读取，比较突出。
4.使用逻辑修正电路：逻辑修正电路用于处理竞争冒险，使逻辑门产生正确的输出。
修正电路可解决所有类型的竞争问题。
它的作用是将输入信号延迟一个适当的时间，使得它们在逻辑门中被处理。
此外，逻辑修正电路还允许信号在特定间隔内保持稳定状态，以避免出现竞争。
总的来说，消除竞争冒险的方法包括增加延迟器、使用锁存器或触发器、使用带有输入同步的片和使用逻辑修正电路。
实验四 组合电路中的竞争与冒险
当A由1变为0时，由于考虑了G1门的延迟时间，在G2门的2个输入端出现
了均为0的短暂时刻，使G2门输出产生了不应有的窄脉冲，这个窄脉冲称
为毛刺。
A B
0
≥1
≥1
F
G2
B0 A A F
t pd
G1
3．竞争与冒险的消除方法
①接入滤波电容
R
Vi
②引入选通脉冲
C
VoLeabharlann Vi VoA B1
脉 冲
& & & &
A B
B：A=1，C=1，D=0 D：A=0，B=0，C=1
7、添加冗余项消除A变化过程中的险象
F=AB+BCD+ACD=AB+BCD+ACD+BCD
F
C d e f F
C
F AB AC AB AC
③修改逻辑设计
在卡诺图中，函数的每一个与项（或项）对应一个合并圈，若两个合并圈相 切，相切之处会出现冒险。
AB C 00
F AB AC
01
11
☆消除冒险的方法：
10
在相切处增加一个合并圈BC。
0
1
1 1 1 1
F AB AC 令B=C=1
AA
产生0冒险
相切处：B=C=1
实验内容
1、F=AB+BCD+ACD 要求只有原变量输入即实现时不能用模拟开关的反变量，要实现反变量，用非门。 没有非门，可用与非门（与1与非）或异或门（与1异或）。要能观察到竞争冒险现象， 实现时应尽可能使同一变量的经过两条路径到达同一点时，两条路径相差的门数尽可能
F AA 或
F AA
组合电路中的竞争冒险实验报告【参考借鉴】
实验题目：组合电路中的竞争和冒险姓名:班级:学号: 实验时间:一．实验目的：1、观察组合电路中的竞争与冒险现象，了解竞争冒险的实验原理2、了解消除竞争与冒险的方法二．实验仪器及器件：1、实验箱、万用表、示波器2、74LS00，74LS20三．实验原理：1、竞争冒险的原理（1）竞争: 在组合逻辑电路中，某个输入变量通过两条或两条以上的途径传到输出端，由于每条途径延迟时间不同，到达输出门的时间就有先有后，这种现象称为竞争。
（2）冒险：信号在器件内部通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时。
延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。
信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。
由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化，往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为"毛刺"。
如果一个组合逻辑电路中有"毛刺"出现，就说明该电路存在冒险。
（3）竞争冒险产生原因：由于延迟时间的存在，当一个输入信号经过多条路径传送后又重新会合到某个门上，由于不同路径上门的级数不同，或者门电路延迟时间的差异，导致到达会合点的时间有先有后，从而产生瞬间的错误输出。
（4）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争。
2、冒险现象的判别Y=A•A’可能出现1型冒险Y=A+A’可能出现0型冒险3、消除竞争冒险的方法（1）利用冗余项法：利用冗余项消除毛刺有2 种方法：代数法和卡诺图法法:a、代数法，在产生冒险现象的逻辑表达式上，加上冗余项或乘上冗余因子；b、卡诺图法，将卡诺图中相切的圈用一个多余的圈连接起来。
（2）选通法:在电路中加入选通信号，在输出信号稳定后，选通允许输出，从而产生正确输出。
滤出法: 由于冒险脉冲是一个非常窄的脉冲，可以在输出端接一个几百微法的电容将其滤出掉。
产生竞争冒险的原因
Y2 A A 1
(b)
干扰信号
（1） 竞争-冒险现象及成因 一、什么是“竞争” 两个输入“同时向相反的逻辑电平变化”，称存在 “竞争” 二、因“竞争”而可能在 输
生尖峰脉冲的现象 “竞争-冒险”。
三、2线—4线译码器中的竞争-冒险现象
当AB从10 01时 ， 在 动 态 过 程 中 可 能00 出或11 所 以Y3和Y0输 出 端 可 能 产 生 尖 峰 。
（2007） 35. 设ABC表示三位二进制数N，若N为奇数且大于2时输出F为 “1”，否则F为“0”。试用最少的与非门实现该逻辑电路。要求 列出真值表、写出最简输出逻辑式并画逻辑图。
（2008） 28. 题28图中74LS138为集成3线—8线译码器。 （1）写出逻辑函数F的与或表达式； （2）若S1端接低电平，译码器处于何种状态？F=？
A0 A1 A2
STA STB STC
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
题28图
& F
（2005） 28. 分析题28图所示逻辑电路的逻辑功能。图中74LS138为集成 3线—8线译码器。要求写出输出逻辑式、列写真值表、说明其 逻辑功能。 74LS138
A B C “1 ” A0 A1 A2
在可能产生干扰的门电路上加 G3，当A=1，B=0， 入一个选通脉冲，当电路出现稳定 AB=0，电平改变后， 状态后，引入选通脉冲，输出有效。 A=0，B=1，输出还是0.
三态门电路 B已上升， A未下降， 出现1
3）接入滤波电容：
在输出端并接一个不大的滤波电容，消除干 扰脉冲。干扰脉冲很窄，由于电容的充放电过程， 使得电容两端电压不能突变。 4）采用可靠性编码（格雷码）
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法
探索组合逻辑电路的竞争冒险现象及消除方法随着电子技术的不断发展和应用，组合逻辑电路作为数字电路中最简单的一种电路，在电子设备中应用广泛。
然而，在实际应用中，我们常常会遇到一些竞争冒险的问题。
那么，究竟什么是竞争冒险呢？它又是如何产生的呢？如何消除这种现象呢？下面就来一一解答。
一、竞争冒险的定义竞争冒险（Race Hazard）是指输入信号有多条路径到达输出端，而输出信号的正确性与哪条输入路线先到达输出端有关的一种现象。
简而言之，竞争冒险就是同一信号在不同的路径上到达目的地的时间不同，导致信号的正确性无法得到保证。
二、竞争冒险的产生原因竞争冒险通常是在异步电路中产生的。
异步电路是一种没有时钟信号的电路。
因为没有时钟信号控制，异步电路的输入信号会在任何时间到达电路中。
如果异步电路的不同信号路径的延时不相等，就会产生竞争冒险。
三、竞争冒险的消除方法为了消除竞争冒险，我们有以下几种方法：1.插入缓冲器插入缓冲器是一种最基本的解决竞争冒险问题的方法。
在信号到达目的地之前，可以在较长的信号路径中插入缓冲器，使延时较短的信号路径延迟与较长的信号路径相同的时间，达到信号的同步。
2.加强约束条件加强约束条件也可以消除竞争冒险的问题。
在设计电路的时候，我们可以设置更为严格的约束条件，使得各个信号路径的延迟时间尽量相近，从而避免产生竞争冒险。
3.优化电路结构优化电路结构也可以解决竞争冒险的问题。
我们可以在电路设计过程中尽量避免存在长短不一的信号路径，或者在架构设计时就考虑到延迟问题，在电路结构设计时保持信号路径相对简单结构，减少信号传输延迟时间。
总之，竞争冒险是组合逻辑电路中不可避免的现象，我们应该在电路设计与实现中充分考虑其存在，采取相应的措施来消除竞争冒险带来的风险和影响。
消除组合逻辑电路竞争冒险的方法
一、概述组合逻辑电路竞争冒险是数字电路设计中常见的问题之一。
它指的是在时序条件下，由于输入信号的变化导致电路输出出现不确定的转换过程，可能造成电路性能下降甚至失效的情况。
消除组合逻辑电路竞争冒险，对于保证电路的可靠性和稳定性具有重要意义。
本文将探讨消除组合逻辑电路竞争冒险的方法。
二、理解组合逻辑电路竞争冒险1.1 组合逻辑电路组合逻辑电路是由逻辑门组成的电路，其输出仅由输入确定的逻辑方程确定，没有状态存储。
典型的组合逻辑电路包括加法器、比较器、译码器等。
1.2 竞争冒险竞争冒险是指在时序条件下，由于输入信号的变化导致电路输出出现不确定的转换过程。
在组合逻辑电路中，竞争冒险可能导致输出信号的瞬时不稳定，从而影响整个电路的功能和性能。
三、消除组合逻辑电路竞争冒险的方法2.1 时序优化设计通过时序优化设计，可以使电路在特定的时间限制内完成逻辑运算，减少竞争冒险的可能性。
时序优化设计包括信号调整、信号同步和时钟分配等技术手段。
2.2 信号同步技术信号同步技术通过控制信号的传输路径和延迟时间，使得输入信号在逻辑运算之前到达，从而避免竞争冒险。
常见的信号同步技术包括流水线技术、同步触发器技术和反馈路径控制技术。
2.3 逻辑优化设计逻辑优化设计可以通过优化逻辑方程、简化逻辑结构等方式，减少竞争冒险的可能性。
逻辑优化设计常常需要依靠专业的逻辑综合工具进行辅助。
2.4 时钟分配技术时钟分配技术可以根据电路的工作频率和时序要求，合理设计时钟信号的分配和布局，避免时钟冲突和竞争冒险。
时钟分配技术需要考虑时钟的传输延迟、时钟的峰值功耗和时钟的抖动等因素。
2.5 引入冗余逻辑通过引入冗余逻辑，可以在一定程度上提高电路的容错能力，从而减少竞争冒险的可能性。
冗余逻辑可以是备用逻辑单元、冗余逻辑判断器或冗余逻辑运算器等。
2.6 仿真验证通过仿真验证，可以对组合逻辑电路进行全面、深入的测试，发现潜在的竞争冒险问题，并及时进行修正。
5组合逻辑电路中的竞争冒险
(b)
L A A 1 稳态逻辑关系
竞争产生负尖脉冲：偏1冒险
产生竞争冒险的原因：门电路的传输延迟使同一变量经过 不同路径到达输出端的时间不同。
竞争冒险的危害性：使对脉冲敏感的系统出现误动作。
2 冒险现象的判别方法（分析法） 1） 代数法
分析输入变量的取值情况，看是否存在某些输入变量的特定 取值使表达式出现L=AA 或者L=A+A 例 判断 L AC AB AC 是否存在冒险现象
B=1, A=0时出现L=C+C
AC AB
C 00 01 11 10
0
1
AB
BC
L= BC+ AC +AB
B=1, A=0时出现L=C+C+1
2） 加滤波电容
A
A
&
C
A
1
&
≥1
L
C
1
&
C
C
B
B
(a)
L AC AB AC
L 冒险
(b)
3） 加选通控制 保证输出在输入信号稳定时有效
组合逻辑电路分析与设计小结
3.5 组合逻辑电路中的竞争冒险
1 竞争冒险的意义
竞争: 在组合逻辑电路中，若某个变量通过2条以上的途 径到达输出端，由于每条路径上的延迟时间不同，到达输 出端的时间有先后区别，这一现象叫做竞争。
A
B
1
G1 C
G3
&
G4
&
G2
L
&
冒险: 当某个变量发生变化时，如果真值表所描述的逻辑 关系受到短暂的破坏，并在输出端出现不应有的尖脉冲， 此种情况称为冒险。
组合逻辑电路中的竞争冒险
因此，在实际工作中还要根据实际情况来选择使用。
数字电子技术基础
谢谢观看！
冒险 竞争若使电路输出出现违背逻辑关系的尖峰脉冲（干 扰脉冲或毛刺），即使得真值表所描述的逻辑关系受 到短暂的破坏，产生错误的输出 。
注意
不是所有竞争都会引起错误输出（冒险） ，但在实际 电路中信号的变化快慢有一定随机性，很难预测哪些 信号变化会产生冒险，因此，只能说存在竞争就有可 能产生冒险，这种现象就统称为竞争冒险。
1．修改逻辑设计，增加冗余项或消去互补变量
例 在逻辑函数表达式
中，
当A=C=0时存在1型冒险，若将其展开：
消去互补变量 不会产生冒险。
，则当A=C=0时F恒为0，也
2．引入选通脉冲 在电路中可能产生冒险的门电路上引入一个选通脉
冲控制门打开的时刻，如图
当输入信号发生跳变时，选通脉冲使门电路处于关闭 状态，当输入稳定后，选通脉冲将门打开，避免了冒险。
0型冒险
输出:
同理，变量X也具有竞争能力。由于非门延迟时间的影响， 竞争的结果使输出端出现了一个不该有的负向干扰脉冲， 如图（b）所示，因为干扰脉冲是负向的，所以称为0型冒 险。
2．竞争冒险的判断
（1）代数法。
一般，具有竞争能力的变量，若其表达式具有
的形式，则有可能产生1型冒险；若表达
式具有
的形式，则有可能产生0型冒险。
因此，对于组合逻辑电路，写出函数表达式后，
先找出具有竞争能力的变量，然后求出其他逻辑变量 的取值发生变化时的逻辑函数表达式，根据表达式中
是否出现
或
的形式，来判别是否存在冒
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一、简答题
1、什么是触发器的空翻现象？简述造成空翻现象的原因。
答：如果在一个时钟脉冲的高电平作用下，触发器的状态发生了两次或两次以上的翻转，这叫做“空翻”。
由于是电平触发，在CP=1期间，数据输入端如果连续发生变化，触发器也连续随着变化，直到CP由1变0才停止，造成空翻现象的原因是触发器电平触发。
2.简述时序逻辑电路分析的步骤。
答：（1）观察电路，确定电路类型；是同步时序电路还是异步时序电路；是Mealy 型时序电路还是Moore型时序电路。
（2）根据电路写出各触发器驱动方程及时钟方程（即各触发器的CP信号表达式，如果是同步时序电路，则可不写时钟方程（因为每个触发器均接同一个脉冲源，来一个时钟脉冲，每个触发器同时变化）。
（3）将各触发器的驱动方程带入触发器的特性方程，写出各个触发器次态
1
n
Q的逻辑
表达式（即状态方程）。
（4）根据电路写出输出逻辑表达式（输出方程）。
（5）推出时序逻辑电路的状态转换真值表、状态转换图及时序图（又称波形图）。
（6）总结和概括这个时序电路的逻辑功能。
3.最小项的性质。
答：（1）任何一组变量取值下，只有一个最小项的对应值为1；
（2）任何两个不同的最小项的乘积为0；
（3）任何一组变量取值下，全体最小项之和为1。
4.组合电路产生竞争冒险的原因及常用的消除竞争冒险的方法。
答：在组合电路中，当逻辑门有两个互补输入信号同时向相反状态变化时，输出端可能产生过渡干扰脉冲的现象。
常用的消除竞争冒险的方法有：输入端加滤波电容、加封锁或选通脉冲、修改逻辑设计等。
5.简述时序逻辑电路与组合逻辑电路的异同。
答：时序逻辑电路是一种任意时刻的输出不仅取决于该时刻电路的输入，而且还与电路过去的输入有关的逻辑电路。
因此，时序逻辑电路必须具备输入信号的存储电路，以便此信号在下一时刻其作用。
组合逻辑电路在某一时刻的输出只取决于该时刻逻辑电路的输出，与过去的历史情况无关。
因此，不需用存储电路记忆过去的输入，只有门电路就可构成。
6.简述触发器的基本性质。
答：每个触发器有两个互非的输出端Q和Q,且有以下两个基本性质：
（1）触发器有两个稳定的工作状态
一个是“1”态，即输出端Q=1，Q=0；另一个是“0”态，即输出端Q=0，Q=1。
在没有外界信号作用时，触发器维持原有的稳定状态不变。
（2）两个稳定的工作状态相互转变
在外界信号作用下，触发器可以从一个稳定状态翻转为另一个稳定状态。
所谓“稳定”的状态，是指没有外界信号作用时，触发器电路中电流和电压均维持恒定数值。
7.逻辑函数的表示方法有哪几种？
答:（1）真值表；（2）函数表达式；（3）逻辑电路图；（4）卡诺图。
8、反演定律和对偶定律（答案见课本27页）
9、计数器的分类
简答题参考答案
1、
2、
3、4.
5、
6、
7、。