3.5组合电路的竞争与冒险
3.5
前面在分析和设计组合逻辑辑电路时，都没有考虑门电路延迟时间
对电路的影响。实际上，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，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。这一现象称为竞争冒险。
当信号通过导线和门电路时，将产生时间延迟。因此，同一个门的
一组输入信号，由于它们在此前通过不同数目的门，经过不同长度导线
的传输，到达门输入端的时间会有先有后，这种现象称为
逻辑门因输入端的竞争而导致输出产生不应有的尖峰干扰脉冲的现
象，称为（可能导致错误动作）
图3.5.1（a）所示的电路中，逻辑表达式为
，理想情况下，L,AA
输出应恒等于0。但是由于G门的延迟时间t，下降沿到达G门的时A12pd
间比A信号上升沿晚1t，因此，使G输出端出现了一个正向窄脉冲，2pd
如图3.5.1（b）所示，通常称之为“1冒险”。
G 1AG12 AA&L=A A tpd
L ??a????b??
图3.5.1 产生1冒险 （a）逻辑图 （b）波形图
同理，在图3.5.2（a）所示的电路中，由于G
门的延迟时间t，会1pd
使G输出端出现了一个负向窄脉冲，如图3.5.2（b）所示，通常称之为2
“0冒险”。
1
G1A G12A A?Ý1tpdL=A+A
L
??a????b??
图3.5.2 产生0冒险 （a）逻辑图 （b）波形图
tpdA
&BAA&F1AB
&ACC
F(a)
(b)图3.5.3(
a)所示电路，其输出函数为F=AB+AC。当B=C=1时， 应有F=A+A=1，即不管A如何变化，输出F恒为高。而实际上由于门电路有延
迟，当A由高变低时，在输出波形上出现了一个负脉冲， 如图 (b)所示。
又如上图所示情况，加到同一门电路的两输入信号同时向相反方向
变化，由于过渡过程不同也会出现竞争，也有可能在输出端出现毛刺(图
中未考虑门的延迟时间)。这种由于多个输入变量同时变化引起的冒险称
2
为功能冒险。
“0冒险”和“1冒险”统称冒险，是一种干扰脉冲，有可能引起后
级电路的错误动作。产生冒险的原因是由于一个门（如G）的两个互补2的输入信号分别经过两条路径传输，由于延迟时间不同，而到达的时间
不同。这种现象称为竞争。
竞争是经常发生的，但不一定都会产生毛刺。但一旦出现了毛刺，
若下级负载对毛刺敏感，则毛刺将使负载电路发生误动作。
? 代数法。
写出组合逻辑电路的逻辑表达式，当某些逻辑变量取特定值（0或1）时，如果表达式能转换为：
则存在1冒险； L,AA
则存在0冒险。 L,A，A
?K图法。如果两卡诺圈相切，而相切处又未被其它卡诺圈包围，则
存在冒险现象。
判断图所示电路是否存在冒险，如有，指出冒险类型，画
出输出波形。
解：写出逻辑表达式：L,AC，BC
若输入变量A＝B＝l，则有L,C，C。因此，该电路存在0冒险。下面画出A＝B＝l 时L的波形。在稳态下，无论C取何值，F恒为l，但当C变化时，由于信号的各传输路径的延时不同，将会出现图（b）所示的负向窄脉冲，即0冒险。
A=1 B=1 C例BCB&C3.5.1L=AC+BC?Ý1&tC图 pdBCAC（a）&AAC逻辑
图 L0Ã?ÏÕ（b）??a????b??波形图
判断逻辑函数
L,(A，B)(B，C)是否存在冒险。 解：如果
3
令A＝C＝0，则有，因此，该电路存在l冒险。 L,B,B
解：如果令A＝C＝0，则有，因此，该电路存在l冒险。 L,B,B
? 实验法。两个以上的输入变量同时变化引起的功能冒险难以用上
述方法判断。因而发现冒险现象最有效的方法是实验。 利用示波器仔细
观察在输入信号各种变化情况下的输出信号， 发现毛刺则分析原因并加以消除，这是经常采用的办法。
当组合逻辑电路存在冒险现象时，可以采取以下方法来消除冒险现
象。
1．加冗余项
在例3.5.1的电路中，存在冒险现象。如在其逻辑表达式中增加乘积
项AB，使其变为
L,AC，BC，AB，则在原来产生冒险的条件A＝B＝1时，
L=1，不会产生冒险。这个函数增加了乘积项AB 后，已不是“最简”，故这种乘积项称冗余项。
2．加封锁脉冲
在输入信号状态转换的时间内，把可能产生尖峰脉冲输出的门封锁。
（负脉冲）
3．增加选通信号
在电路中增加一个选通脉冲，接到可能产生冒险的门电路的输入端。
当输入信号转换完成，进入稳态后，才引入选通脉冲，将门打开。这样，
输出就不会出现冒险脉冲。
B &
1 &AF
& C
选通脉冲
4．增加输出滤波电容
由于竞争冒险产生的干扰脉冲的宽度一般都很窄，在可能产生冒险
的门电路输出端并接一个滤波电容（一般为4～20pF），利用电容两端的
电压不能突变的特性，使输出波形上升沿和下降沿都变的比较缓慢，从
而起到消除冒险现象的作用。
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例 ：判断下图 所示卡诺图的冒险情况。
ABABAB000111100001111000011110CCC010011
11111111111
(a)(b)(c)
ABAB0001111000011110CDCD00001
011101111
11111111
10111011
(d)(e)
解 (a) 两个卡诺圈相切，将产生冒险，相切处A=0, C=1, B变量变化时产生冒险；
(b) 卡诺圈相交， 无冒险；
(c) 卡诺圈对顶， 无冒险；
(d) 卡诺图相顶， 无冒险；
(e) 卡诺圈ABC与AD相切，当B=D=1，C=0 时， 变量A变化时将产生冒险。
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