实验六 组合逻辑电路中的竞争冒险现象.docx

实验四 组合逻辑电路中的竞争冒险现象解析一实验目的1学会分析组合逻辑电路中有无竞争冒险现象。2掌握采用修改逻辑电路设计的方法消除冒险现象。二实验仪器（1）双踪示波器（2）双路直流稳压电源（3）探测器三实验原理四实验步骤1打开Multisim10电子线路仿真界面，在TTL集成电路器件库中，按电路原理图取出元器件；在仪器库中取出示波器以及方波信号源、 探针等。按实验电路图41连接好。2打开工作开关。展开示波器操作界面，观察到有关波形后，调 整扫描时间、灵敏度等，使示波器A、B通道展示波形适当，并画出 有关波形。打开工作开关后可见探针闪亮。打开示波器调整扫描时间和灵敏度等观察到波形如图A :调整示波器的时间尺度，得出图B：3根据波形，分析出现的问题及其原因。电路原理图函数表达式F= AB + A。图A、B的实验电路为B、C接高电平5V,即B=C=1,此时F= A + A，输出为0,，然而由图A可知电路存在“1”态冒险，即电路存在竞争冒险。图B为将图A放大后的图像，可知输出端滞后于输入端。4采用增加冗余项的方法消除上述电路中竞争冒险现象。画出修改后电路，并进行验证。增加冗余项修改后的电路图（a）：修改后输入输出波形图（b）：原来表达式F= AB + AC增加冗余项后得F= AB + AC + BC =F= AB + AC * bC，则电路 图如上图（a），其输入输出图像如图（b），由图（b）可知，增加冗余项后，输出图像为一 直线，即增加冗余项的方法已消除竞争冒险现象。5用示波器观察电路修改后工作时的输出波形，将电路修改前后波形 比较分析。修改后输入输出波形图（d）：6、用示波器观察电路修改后工作时的输出波形，将电路修改前后波形比较分析。分析：由于原来的函数表达式F= AB + AC = AA + AC + AB + BC消除互补相乘项AA后 得到F= AC + AB + BC，此时无论A这怎么修改，输出结果总为1,。画出电路图（c），得 到输入输出图像（d），输出图像为一直线可知竞争冒险已消除。五、分析思考1组合逻辑电路中产生竞争与冒险现象的原因是什么？产生竞争冒险的原因：各个信号延迟时间的差异；信号变化的互补性，如本实验中 F= AB + AC = AA + AC + AB + BC中的AA即为互补项;信号的传输途径不同以及元器 件的选择。2如何判别组合逻辑电路中存在竞争冒险现象?又如何消除？判断方法：逻辑代数法，卡诺图法，直接观察输出波形是否出现毛刺。消除方法：增加冗余项，消去互补相乘项，输出端并联电容器滤波。3分析以下电路是否存在竞争冒险，如果存在，采用2种方法消除， 画出具体的修改后电路图，并采用Multisim仿真波形。将A接Vcc+5V, B接方波信号源，仿真得出其输出波形如图C,由图像可知存在毛刺，且为 “0”态冒险，即存在竞争冒险。图C ss 口 ®时间通道_A通道壬360.000 ms3.500 V5.000 V360.000 ms3.500 V5.000 VT2ri0.000 s0.000 V0.000V反向时基标度：500 us/t）iv通道A刻度：5 Wiv通道B刻度：5 V恤触发_边沿：国国叵亘国X轴位移格）：oY轴位移格）：0.2Y轴位移：-1.8水平： 0VRTF添加旧厂1面可gg 回IS交流H D K直流 单次|正常|自动H无保存外触发原图表达式 F= AB * A * AB + AB * B * B = A + B + AB消除竞争冒险：方法一：消除互补相乘项F = AB * A * AB + AB * B * B=AB * AB + AB * B=AB + Ab * AB + B=A + B画出修改后的电路图D：输入输出波形如图E：输出波形为一直线，说明竞争冒险已消除。图E方法二：接入D触发器：D触发器是受时钟脉冲控制的，如果竞争冒险信号恰好避开了时钟脉冲的作用时刻，则不会对组合逻辑电路造成危害，所以接入D触发器可以消除竞争冒险。接入D触发器后的电路图如图（d）, D触发器选用74LS74N。得到的输入输出波形如图（e）:输出波形为一直线，说明竞争冒险已消除。