时序逻辑电路中的竞争-冒险现象.ppt

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第五节 时序逻辑电路中的竞争-冒险现象
消除竞争-冒险现象的方法
竞争-冒险现象的成因
一、竞争-冒险现象的成因
因为时序逻辑电路通常都包含组合逻辑电路和存储电路两个部分，所以它的竞争-冒险现象也包含两个方面。
一方面是其中的组合逻辑电路部分可能发生的竞争-冒险现象。
另一方面是存储电路（或者说是触发器）工作过程中发生的竞争-冒险现象。
为了保证触发器可靠地翻转，输入信号和时钟信号在时间配合上应满足一定的要求。然而当输入信号和时钟信号同时改变，而且途径不同路径到达同一触发器时，便产生了竞争。
竞争的结果有可能导致触发器误动作，这种现象称为存储电路（或触发器）的竞争-冒险现象。
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说明时序电路竞争-冒险现象的例子
图示八进制异步计数器电路中，就存在着这种存储电路的竞争-冒险现象。
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由于CLK3取自Q1，而J3=K3=Q2，FF2的时钟信号又取自Q'1，因而当FF1由0变成1时FF3的输入信号和时钟电平同时改变，导致了竞争-冒险现象的发生。
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如果Q1从0变成1时Q2的变化首先完成， CLK3的上升沿随后才到，那么在CLK3 =1的全部时间里J3和K3的状态将始终不变，可以根据CLK3下降沿到达时Q2的状态决定FF3是否该翻转。
此时电路是一个八进制计数器。
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反之，如果Q1从0变成1时CLK3的上升沿首先到达， 而Q2的变化在后，则CLK3 =1的全部时间里J3和K3的状态可能发生变化，这就不能简单地凭CLK3下降沿到达时Q2的状态来决定Q3的次态了。
电路就不按八进制计数循环工作了。
倘若在设计时无法确切知道CLK3和Q2哪一个先改变状态，那么也就不能确定电路状态转换的规律。
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为了确保CLK3的上升沿在Q2的新状态稳定建立之后才到达FF3 ，可以在Q1到CLK3 的传输通道上增加延迟环节， G1和G2就是作延迟环节用的。
只要G1和G2的传输延迟时间足够长，一定能使Q2的变化先于CLK3的变化，保证电路按八进制计数循环正常工作。
一般认为存储电路的竞争-冒险现象仅发生在异步时序电路中。
在有些规模较大的同步时序电路中，由于每个门的带负载能力有限，所以经常是先用一个时钟信号同时驱动几个门电路，然后再由这几个门电路分别去驱动若干个触发器。
由于每个门的传输时间不同，严格地讲系统已不是真正的同步时序电路了，故仍有可能发生存储器电路的竞争-冒险现象。
移位寄存器中时钟偏移现象
时钟信号偏移有可能造成移位寄存器的误动作。
电路图
时钟信号波形
输入
二、防止移位寄存器错移的方法
接入反相器作延迟环节
接入延迟电容