组合逻辑中规模集成电路 3.3组合逻辑电路中的竞争与冒险.ppt

3.3 组合逻辑电路中的竞争与冒险 由于从输入到输出的过程中，不同通路上门的级数不同，或者门电路平均延迟时间的差异，使信号从输入经不同通路传输到输出级的时间不同。由于这个原因，可能会使逻辑电路产生错误输出，通常把这种现象称为竞争冒险。 3．3．1 产生竞争和冒险的原因 某个变量通过两条以上途径到达输入端，由于每条路径上延迟时间不同，到达逻辑门时间就有先有后，这种现象称为竞争。由于竞争，就有可能使真值表描述的逻辑关系受到短暂的破坏，在输出端产生错误结果，这种现象称为冒险。 3．3．2 冒险的分类 1．“0”型冒险 冒险在理想情况下输出电平为“1”，由于竞争输出产生低电平窄脉冲。 2．“1”型冒险 冒险在理想情况下输出电平为“0”，由于竞争输出产生高电平窄脉冲。 1型冒险 0型冒险 3．3．3 判断冒险的方法。 1.代数法 如果根据组合逻辑电路写出的逻辑函数，在一定条件能简化成下列两种形式，则该组合逻辑电路存在冒险现象，即： 例 试判别图中的两个电路是否存在竟争冒险现象。已知任何瞬间输入变量只可能有一个改变。 ≥1 A Y C B 1 ＆ ＆ 解：电路的输出函数为 当B=C=1时 电路存在竟争当B=C=1时冒险 ＆ A Y C B 1 ≥1 ≥1 解：电路的输出函数为 当A=C=0时 电路存在竟争冒险 2.卡诺图法 画出逻辑函数的卡诺图，当卡诺图中两个合并最小项圈相切（不相交），而又无第3个卡诺圈把它们交在一起，这个逻辑函数有可能出现冒险现象。如图所示，图中的卡诺圈相切则有竞争冒险，如圈“1”则为“0”型冒险，而圈“0”则为“1”型冒险，当卡诺圈相交或相离时均无竞争冒险产生。 3．3．4 消除竞争冒险的方法 1.修改逻辑设计 （1）代数法 1）逻辑变换消去互补量 当B=C=0时 存在竞争冒险。若将逻辑函数式 逻辑变换，则 从而不会产生竞争冒险 2）增加乘积项 当B=C=1时 存在竞争冒险。若增加乘积项BC，则 消除了竞争冒险。 （2）卡诺图法 2.输出端并联电容器 总结 一、产生竞争和冒险的原因 二、冒险的分类 三、判断冒险的方法 四、消除竞争冒险的方法 * 3.2.3 数据选择器和数据分配器 1. 数据选择器 数据选择器是从多路输入数据中选择一路， 送到数据总线上的电路，如图所示。 ┆ I0 I1 I2n－1 n通道选择信号 数据输出 常见数据选择器四选一、八选一、十六选一等。 图所示是四选一数据选择器的逻辑图和符号图。 A0 1 A1 E ＆ ≥1 1 1 D0 D1 D2 D3 F F 四选一数据选择器功能表 F 1 0 0 0 0 × × 0 0 0 1 1 0 1 1 0 D0 D1 D2 D3 E (1) 集成数据选择器 集成数据选择器类型较多，如74153为双4选1数据选择器，74LS151、 74LS251为8选1数据选择器。 例 74153双4选1数据选择器 74LS153数据选择器管脚图 74LS153扩展八选一连接图 （2）数据选择器的应用 1）数据选择器的扩展 例 将四选一数据选择器扩为八选一数据选择器。 用一片74LS153双四选一数据选择器，将输入 的低位地址码A1和A0接到芯片的公共地址输入 端A1和A0，将高位输入地址代码A2接到，而将 A2接到，同时将两个选择器的数据输出相加， 即得八选一数据选择器。 2）用数据选择器用作逻辑函数发生器 例 用数据选择器实现逻辑函数 解： （1）由于函数变量为三个，选择控制变量为两个， 确定74LS153选择器。  （2）把上式写成最小项表达式的形式： 写数据选择器的输出函数式 （3）进行公式法变换，用对照法确定输入常量，比较得： （4）画接线图 2. 数据分配器  数据分配器是实现将数据源传来的数据分配到不同通道上的电路，是根据地址选择信号，将输入数据分配到相应的通道上的。 ┆ Y0 Y1 Y2n－1 n通道选择信号 数据输入 3．2．4 加法器 例 设计一位二进制半加器。 解 （1）输入变量有两个，分别为加数A和被加数B； 输出也有两个，分别为和数S和进位C。 1.半加器 不考虑来自低位的进位数，只将两个1位二进制数A和B相加，称为半加。实现半加运算的电路叫做半加器 （2）列真值表 (3)写表达式 A B S