实验四 组合电路的竞争冒险.doc

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1、实验四组合电路的竞争冒险1．实验目的通过实验观察组合电路中存在的竞争冒险现象，学会用实验手段消除竞争冒险对电路的影响。2．实验原理在组合逻辑电路里，信号从输入到输出的过程中，由于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。下面是一个最简单的例子。在图4.1（a）的与门电路中，无论A=1、B=0还是A=0、B=1，输出皆为Y=0。但是，如果输入信号A从1跳变为0时，B从0跳变

2、为1，而信号B首先上升到以以上，这样在极短的时间T内将出现A、B同时高于的状态，于是便在门电路的输出端产生了极窄的Y=1的尖峰脉冲，或称为电压毛刺，如图所示（在画波形时考虑了门电路的传输延迟时间）。显然，这个尖峰脉冲不符合门电路在稳态下的逻辑关系，因而它是系统内部的噪声。同样，在图4.1（b）的或门电路中，无论A=0、B=1还是A=1、B=0，输出都应该是Y=1。但如果A从1变成0的时刻和B从0变成1的时刻略有差异，而且在A下降到时B还没有上升到，则在暂短的时间内将出现A、B同时低于的状态，使输出端

3、产生极窄的Y=0的尖峰脉冲。这个脉冲同样也是违背稳态下关系的躁声。我们把门电路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）的现象叫做竞争。应当指出，有竞争现象时不一定都会产生尖峰脉冲。例如，在图4.1（a）中，如果在B上升到之前A已经降到了以下（如图中虚线所示），这时输出端不会产生尖峰脉冲。同理，若在图4.1（b）中A下降到以前，B已经上升到以上（如图中虚线所示），输出端也不会有尖峰脉冲产生。如果图4.1所示的与门和或门是复杂数字系统中的两个门电路，那么设计往往难于准确知

4、道A、B到达次序的先后，以及它们在上升时间和下降时间上的细微不同。因此，我们只能说，只要存在竞争现象，输出就有可能出现违背稳态下逻辑关系的尖峰脉冲。通常，消除组合电路竞争冒险有以下几种方法：1、引入封锁脉冲；2、引入选通脉冲；3、接入滤波电容；4、修改逻辑设计。3．实验仪器数字电路实验箱；数字万用表；示波器；数字IC74LS86×2、74LS10×2、74LS20×1。4．实验内容1）8位串行奇偶校验电路竞争冒险的观察及消除。图4.2所示电路为8位串行奇偶校验电路。按图接线。①测试电路的逻辑功能。a

5、～h分别接逻辑开关K1～K8，y接发光二极管。改变K1～K8的状态，观察并记录y的变化。②a接脉冲，b～h接高电平，用示波器观察并记录a和y端的波形，测出信号经7级异或门的延迟时间。③a和h接同一脉冲，b～g接高电平，用示波器观察并记录a和y端的波形，说明y端的波形有何异常现象。若采用加电容的方法来消除异常现象，则电容C应接在何处？用实验的方法测出消除上述异常现象所需的电容值。2）组合电路竞争冒险现象的观察及消除按图4.3接线。①测试电路的逻辑功能，结果列成真值表形式。②用实验法测定，在信号变化过程

6、中，竞争冒险发生在何处？什么时刻可能出现？③用修改逻辑设计的方法来消除竞争冒险，则电路应如何修改？画出修改后的电路，并用实验验证之。5．实验要求（1）写出实验电路的逻辑表达式；（2）画出实验电路的电器连接图；（3）根据实验要求列出真值表；（4）写出实验报告。