數(shù)電實驗5 冒險與競爭

實驗五組合電路中的競爭與冒險一、 實驗?zāi)康?、 觀察組合電路中的競爭與冒險現(xiàn)象。2、 了解消除競爭與冒險現(xiàn)象的方法。二、 實驗儀器及器件1、 實驗箱、萬用表、示波器。2、 74LS00X3、74LS20X1、330PF電容XI。三、 實驗預(yù)習(xí)1、 復(fù)習(xí)與組合邏輯電路競爭與冒險有關(guān)內(nèi)容。2、 畫出用74LS00實現(xiàn)實驗內(nèi)容中F函數(shù)的邏輯圖。3、 寫出F的真值表。4、 找出變量B、D變化過程中產(chǎn)生險象時，其他變量的組合。四、 實驗原理1、競爭冒險現(xiàn)象及其成因?qū)τ诮M合邏輯電路，輸出僅取決于輸入信號的取值組合，但這僅是指電路的穩(wěn)定解而言，沒有涉及電路的暫態(tài)過程。實際上，在組合邏輯電路中信號的傳輸可能通過不同的路徑而匯合到某一門的輸入端上。由于門電路的傳輸延遲，各路信號對于匯合點會有一定的時差。這種現(xiàn)象稱為競爭。如果競爭現(xiàn)象的存在不會使電路產(chǎn)生錯誤的輸出，則成為非臨界競爭；若果使電路的輸出產(chǎn)生了錯誤輸出，則稱為臨界競爭，通常稱為邏輯冒險現(xiàn)象。一般說來，在組合邏輯電路中，如果有兩個或兩個以上的信號參差地加到同一門的輸入端，在門的輸出端得到穩(wěn)定的輸出之前，可能出現(xiàn)短暫的，不是原設(shè)計要求的錯誤輸出，其形狀是一個寬度僅為時差的窄脈沖，通常稱為尖峰脈沖或毛刺。2、檢查競爭冒險現(xiàn)象的方法在輸入變量每次只有一個改變狀態(tài)的簡單情況下，可以通過邏輯函數(shù)式判斷組合邏輯電路中是否有競爭冒險存在。如果輸出端門電路的兩個輸入信號A和A是輸入變量A經(jīng)過兩個不同的傳輸途徑而來的，那么當(dāng)輸入變量的狀態(tài)發(fā)生突變時輸出端便有可能產(chǎn)生尖峰脈沖。因此，只要輸出端的邏輯函數(shù)在一定條件下化簡成Y=A+A或Y=AA則可判斷存在競爭冒險3、消除競爭冒險現(xiàn)象的方法（1） 接入濾波電路在輸出端并接入一個很小的濾波電容Cf,足可把尖峰脈沖的幅度削弱至門電路的閾值電壓以下。（2） 引入選通脈沖。對輸出引進(jìn)選通脈沖，避開現(xiàn)象。（3） 修改邏輯設(shè)計。在邏輯函數(shù)化簡選擇乘積項時，按照判斷組合電路是否存在競爭冒險的方法，選擇使邏輯函數(shù)不會使邏輯函數(shù)產(chǎn)生競爭冒險的乘積項。也可采用增加冗余項方法。選擇消除險象的方法應(yīng)根據(jù)具體情況而定。組合邏輯電路的險象是一個重要的實際問題。當(dāng)設(shè)計出一個組合電路，安裝后應(yīng)首先進(jìn)行靜態(tài)測試，也就是用邏輯開關(guān)按真值表依次改變輸入量，驗證其邏輯功能。然后再進(jìn)行動態(tài)測試，觀察是否存在冒險。如果電路存在險象，但不影響下一級電路的正常工作，就不必采取消除險象的措施；如果影響下一級電路的正常工作，就要分析險象的原因「然后根據(jù)不同的情況采取措施加以消除。五、實驗內(nèi)容實現(xiàn)函數(shù)F=AB+BCD+ACD并假定，輸入只有原變量即無反變量入。_1、 畫出邏輯圖，使易于觀察電路的競爭冒險現(xiàn)象。2、 列出真值表。3、 靜態(tài)測試，即按真值表驗證其邏輯功能。4、 觀察變量A變化過程中的險象：即取B=C=D=1，得F=A+A，A改接函數(shù)發(fā)生器的連續(xù)脈沖源，使工作頻率盡可能高。觀察是否出現(xiàn)險象，如有，請測出毛刺的幅度和寬度（中值寬度）。5、 使F再經(jīng)過一級反相器，檢查險象是否影響下一級電路的正常工作？6、 在F端并接一只330PF電容，還會影響下一級電路的正常工作嗎？7、 分別觀察變量B、D變化過程中產(chǎn)生的險象。8、 用加冗余項法消除A變化過程中產(chǎn)生的險象。此時允許使用74LS20（二4輸入與非門）

六、實驗報告