6．实验设备和器材；（1）数字逻辑实验箱；（2）函数发生器；（3）双列直插集成TTL2线-4线译码器74LS；（4）双列直插集成TTL4选1数据选择器74LS；（5）双列直插集成TTL二-4输入与非门74LS；（6）NPN三极管9013；7．实验思考题1台1台1片1片1片1个；（1）声光报警电路中，是否能用报警信号控制数据选；（2）如果实验内容（3）只用一组
6．实验设备和器材
（1）数字逻辑实验箱
（2）函数发生器
（3）双列直插集成TTL2线-4线译码器74LS139
（4）双列直插集成TTL4选1数据选择器74LS153
（5）双列直插集成TTL二-4输入与非门74LS20
（6）NPN三极管9013
7．实验思考题
1台 1台 1片 1片 1片 1个
（1）声光报警电路中，是否能用报警信号控制数据选择器的输入端A1？为什么？
（2）如果实验内容（3）只用一组两位的二进制码同时控制数据的选择和分配，结果会如何？
8．实验报告要求
（1）预习内容要求。
（2）实验内容要求。
（3）回答思考题。
组合逻辑电路冒险现象遇见的研究实验
1．实验目的
（1）了解组合逻辑电路竞争冒险现象。
（2）掌握用实验手段消除竞争冒险对电路的影响。
2.实验原理
通常组合逻辑电路的设计是在理想状态下进行的，忽略了电路中的导线及集成门的延迟时间。由于逻辑门传输延迟时间存在，实际电路中的各信号因传输路径不同，到达某一逻辑器件输入端的时间可能有先后之分，称为信号的“竞争”。如果按理想情况设计的逻辑电路，在输入信号变化瞬间，由于“竞争”造成输出信号出现不符合逻辑功能的尖峰脉冲，称为组合逻辑电路的“冒险”现象。图 3C6C1为冒险现象的例子。
图 3C6C1门的延迟产生的尖峰脉冲
本实验仅讨论组合逻辑电路的静态冒险现象，判断一个组合逻辑电路是否会发生静态逻辑冒险的方法有两种。
（1）代数法：若输入变量A和通过不同的途径传输到同一逻辑门的输入端，那么当信号A发生变化时，该逻辑门的输出端有可能产生静态逻辑冒险。所以，如果某逻辑函数的输出Z在其他输入信号一定的条件下呈Z＝A＋或Z＝A的形式。就可确定Z在信号A发生突变时会产生静态逻辑冒险。
该判断法有着一定的局限性，因为大多数情况下输入变量都存在两个以上同时改变状态的可能性，这样就难以从逻辑函数式上判断出所有产生竞争―冒险的情况。
（2）卡诺图法：
由于函数表达式中的一个与（或）项对应了卡诺图中函数值为“1”（“0”）的一个合并圈，各合并圈的关系是与（或）项相或（与）。当两个圈相切时，至少有一个输入变量取值不同。所以，若卡诺图中有圈相切，且相切的卡诺图格又没有同时被另一个圈包含，则当变量组合在相切方格之间变化时，可能出现输出Z＝A＋或Z＝A的形式，从而产生冒险现象。
冒险是组合逻辑电路工作状态转换过程中经常出现的一种现象。如果负载是一些对尖峰脉冲敏感的电路(如时序电路)，就会对其造成误动作，从而直接影响数字设备的稳定性和可靠性，因此必须采取措施消除之。如果负载电路对尖峰脉冲不敏感(如负载为光电显示器件)，就不必考虑这个问题。
消除组合逻辑电路中竞争D冒险的常用方法有：输出加滤波电容、修改逻辑设计、引入取样脉冲。
（1）输出加滤波电容：由于尖峰脉冲很窄(多在几十纳秒内)，所以只要在组合电路输出端加一个几十至几百皮法的滤波电容，就可以把尖峰脉冲的幅度削弱至门电路的阈值电压之下。
（2）修改逻辑设计 ①增加多余项法：通过F＝ABC＋BC，增加多余项BC，来消除由于A变化而引起的逻辑冒险。
②卡诺图法
如前所述，当逻辑函数对应的卡诺图中存在相切圈时，并且相切的卡诺图格又没有同时被另一个圈包含，可能存在冒险现象。但如果相切格同时被另一个合并圈包含，可以分析函数不会出现Z＝A＋或Z＝的形式。所以只要在卡诺图中的相切圈上增加一个包含原取值不同的变量全部值的圈，就可以消除因该变量变化引起的竞争一冒险现象。
（3）引入取样脉冲
根据静态冒险产生的原因可以分析，冒险现象仅发生在输入信号变化转换的瞬间。在稳定状态是不可能出现冒险信号的。因此，采用取样脉冲，禁止输出信号在输入信号转换瞬间
变化，当输入信号稳定后允许输出根据新的输入转换，就可有效地避免各种冒险现象的发生。
上面介绍的三种消除组合逻辑电路尖峰脉冲的方法各有特点：接人滤波电容方法简单，但输出电压的波形随之变坏，只适用于对输出波形的前、后沿无严格要求的场合。增加多余项法的适用范围有限，仅能改变F＝AB＋C＋BC函数中，当B = C = “1”时，由A信号变化所引起的逻辑冒险。引入取样脉冲方法简单，而且不需增加电路元件，但使用这种方法时必须设法得到一个与输入信号同步的选通脉冲，且对该脉冲的宽度和使用时间有严格规定。
组合逻辑电路的冒险现象是一个重要实际问题。当设计出一个组合电路后，首先要进行静态测试，按真值表验证其电路的逻辑功能。再进行动态测试，观察电路是否存在竞争一冒险现象，使设计出来的组合逻辑电路达到最佳。
3.实验参考电路图
冒险想象研究实现电原理图
4. 实验预习要求
（1）组合逻辑电路冒险现象的种类、产生的原因，如何根据函数表达式或函数卡诺图分析和判断组合逻辑电路是否存在冒险？如何估算冒险现象所产生的尖峰脉冲宽度？冒险现象如何防止？
（2）按实验要求设计出逻辑电路，并分析自己设计的逻辑电路有几种可能产生冒险现象，并设计出测试方法和消除方法？
5．实验内容和步骤
（1）用门电路实现函数表达式
F?ABC?ABD?BC
① 判断在哪些输入信号组合变化条件下存在冒险现象。
② 用修改逻辑设计方法，消除竞争冒险现象。画出修改后的逻辑电路图。
（2）连接图3C6C2所示的组合逻辑电路：
输入端施加f=500kHZ的方波信号，用示波器记录输入和输出的工作波形，观察电路的冒险现象。
② 用滤波法消除电路中的冒险现象，并通过实验进行验证。观察此时电路出现的尖峰
脉冲宽度是tpd的几倍?
（1）观察冒险现象时，要在输入端施加一个较高频率的信号。
（2）在消除冒险现象时，尽可能少变动原来的电路。
6．实验设备与器材
（1）数字逻辑实验箱
（2）双踪示波器
（3）函数信号发生器
（4）集成芯片：74LS00
7．实验思考题
（1）实验中的冒险现象是属于什么类型的冒险？
（2）用并联电容来抑制冒险现象时，若电容大于0.1μF，电路可能会出现什么不良现象？
（3）在观察冒险现象时，为什么要求输入端施加一个频率较高的信号？
（4）比较几种消除尖峰脉冲方法的优缺点？
（5）分析实验电路中出现干扰脉冲的原因？
8．实验报告要求
（1）画出组合逻辑电路冒险现象的工作波形的消除冒险现象后的工作波形。
（2）记录检测结果，并进行总结分析。
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产生竞争冒险的原因
、产生竞争冒险的原因
在阐述竞争冒险的原因之前，先看一个实际的例子，在图4.35所示的电路图中门1为&非门&，门2为&与门&
（a ） (b)
图4.35 竞争冒险现象
图4.35（a）的表达式为Y＝B。如果在某一时刻A、B同时由&0&变成&1&，变化之前Y＝0，变化之后，如果不考虑门1的传输延迟时间，则Y＝0。但是由于门1的传输延迟时间，和B不可能在同一时间变化，由&1&变成&0&滞后于B由&0&变成&1&，即B已经上升到阈值电压时，还未下降到阈值电压，在较短的时间内，有一个两个输入端都为高电平的瞬间，所以在输出端产生一个正向窄脉冲（这种现象是按设计要求不应该出现的干扰脉冲）。&与门G2&的两个输入信号分别由不同的路径在不同的时刻到达的现象称为竞争。由于竞争而在输出端可能产生不应该有的干扰脉冲的现象称为竞争－冒险。图4.35（b）是为了说明竞争冒险现象而画出的工作波形。
二、检查组合逻辑电路是否存在竞争－冒险现象的一般方法
由前面的分析可以知道，产生竞争－冒险的主要原因是&与门&的两个输入端同时向相反的方向变化。所以当电路中存在由反相器产生的互补信号，而且互补信号的状态发生变化时，就有可能产生竞争－冒险现象。因此只要输出的逻辑函数在一定条件下，可以化简成为Y＝A＋A或Y＝A& A ，就有可能存在竞争－冒险现象。除了前面分析的&与门&以外，&与非门&、&或门&、&或非门&、&异或门&等门电路都有可能存在竞争－冒险现象。
三、消除竞争－冒险的方法
竞争－冒险现象是有害的，是我们设计电路的过程中所不需要的，所以要想法消除。
1、接入滤波电容
由于竞争－冒险现象产生的是极窄的尖峰脉冲，所以只要在输出端并联一个小的电容，就可以把&极窄&的尖峰（也称为干扰）脉冲虑除掉，因而不至于影响门电路的逻辑功能。这种方法的优点是：容易实现。但是这种做法也有代价，会使输出脉冲的前沿和脉冲的后沿变差。
2、在表达式中增加多余项
在表达式中增加多余项，在逻辑图中就多加了一些门电路。电路虽然不是最简单的，但是可以消除竞争－冒险现象。
3、加入选通脉冲
加入选通脉冲是指在逻辑电路中加入一个控制脉冲，这个控制脉冲在信号稳定以后才到达，即只有控制脉冲到达以后，输出端才有输出。逻辑图如图4.37（a）所示
4、采用电平敏化电路
当电路中存在竞争－冒险现象时将产生图4.35（b）所示的尖脉冲，尖脉冲的宽度一般为几～几十纳秒，习惯上将这种尖脉冲称为&毛刺&。&毛刺&极易造成后续电路的错误动作。当电路规模较大时，找出并且消除所有的&毛刺&十分困难，为了避免&毛刺&的影响，可以采用只对电平变化敏感，而对信号的前后沿不敏感的电路，这种电路称为电平敏化电路。&毛刺&作用在电平敏化电路上不会引起逻辑操作，从而避免了它的不利影响。电平敏化电路超出了本课的教学要求，所以不作进一步的介绍。有兴趣的读者可以参阅相关的参考书。
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信息产业部备案号:湘ICP备号什么是组合逻辑电路的竞争冒险现象?如何消除它?
一般是指用在触发电路中的,就是,触发信号和输入信号同时发生变化的情况,消除的原理就要说到建立时间,传输延时.你可能不太明白,IC一般设计时就会想办法消除了.选择IC时注意它的最大频率就得了.
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