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数字电路的竞争与冒险


组合逻辑电路中,同一信号经不同的路径传输后,到达电路中某一会合点的时间有先有后,这种现象称为逻辑竞争,而因此产生输出干扰脉冲的现象称为冒险。

竞争

竞争(Competition)定义为: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,由于每条途径的延迟时间不同,到达输出门的时间就有先有后,这种现象称为竞争。把不会产生错误输出的竞争的现象称为非临界竞争。把产生暂时性的或永久性错误输出的竞争现象称为临界竞争

一个竞争的例子如图所示。图中的输入信号经过了两个不同的路径,因为处理及布线延时的缘故,不同路径的有效输出信号(对应路径1命名为输出1,对应路径2命名为输出2。图中假设两个输出的理论输出都是从“0”到“1”的变化)的时间可能是不同的。

数字电路的竞争与冒险_连线

冒险

冒险(Risk)定义为: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’。如果个组合逻辑电路中有‘毛刺’,出现,就说明该电路存在冒险。

图中的两个输入信号,经过了两个不同的路径,因为处理及布线延时的缘故,对于器件的有效输入信号的时间可能是不同的。器件进行处理获得的输出(假设理论上的输出应该保持“0”不变)产生了预料之外的、急风暴雨般的“1”。这个短时的高电平就是所谓的毛刺。

数字电路的竞争与冒险_延迟时间_02

总结

竞争、冒险都是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时,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。


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