10、 竞争与冒险

1.什么是竞争与冒险？

竞争：两个输入信号同时向相反方向的逻辑电平跳变的现象（即一个由1变为0，另一个从0变为1）。

冒险：因竞争导致在输出端可能产生尖峰脉冲的现象。

（指在组合逻辑电路中，当输入信号改变状态时输出端可能会出现错误信号从输出波形上看，出现了在理论设计中，本不该出现的干扰脉冲信号。）“竞争”是原因，输入级，“冒险”是结果，输出级。

2.竞争与冒险的判别

什么时候需要检查冒险？

在数字系统设计中，并不是每个组合电路都需要进行冒险分析和消除。

（1）需要进行冒险分析和消除：

• 关键路径上的组合电路：在关键路径上，由于时序和时钟抖动等因素，可能会引发冒险。
• 异步接口：当系统中存在异步接口时，由于时钟域之间的不同步，可能会引发冒险。
• 状态机：当设计中包含状态机时，状态转换可能会受到冒险的影响。

（2）可能不需要进行冒险分析和消除：

• 简单的组合逻辑：当组合逻辑非常简单，没有关键路径或异步接口时，冒险的风险较低，可能不需要进行冒险分析和消除。
• 同步接口：在同步接口中，由于时钟的同步性，冒险的风险较低。因此，可能不需要进行冒险分析和消除。

竞争冒险的判别

逻辑表达式化简法（卡洛图法：如果一个逻辑函数的表达式的卡洛图中所画圈没有重叠并且相切，则判定有竞争冒险。）本质上两者是一样的。

3.如何消除竞争冒险？

（1）增加选通控制信号，避开毛刺

引入选通信号S，因为S的高电平出现在电路到达稳定状态后，所以图中的G1-G3每个门都不会出现尖峰脉冲。

（2）加滤波电容，消除毛刺的影响

（3）修改逻辑设计，增加冗余项（卡洛图）

1）存在竞争的情况下，增加冗余项，实现输出消除毛刺

2）卡诺图法，在两个相切的圆之间，相切接触的地方增加一个连接圆