【数字IC面试八股文(竞争冒险、亚稳态、同步)】组合逻辑竞争冒险【0型冒险和1型冒险及其消除方法】¶
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linhuangnan
2024-03-05
竞争冒险
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什么是竞争和冒险
怎么识别竞争冒险
如何消除冒险
什么是竞争和冒险¶
（大疆2020芯片工程师校招）组合逻辑电路中的冒险是由于（ ）引起的。
A、电路有多个输出
B.、电路未达到最简
C、逻辑门类型不同
D、电路中的时延
答案：D
竞争¶
在一个组合电路当中，当某一个变量经过两条以上的路径到达输出端的时候，由于每条路径上的延迟时间的不同，到达终点的时间就会有先有后，这一现象称作竞争。
冒险¶
在具有竞争现象的组合电路中，当某个变量发生变化的时候，比如说从 1 跳到 0，或者说从 0 跳到 1，如果真值表所描述的逻辑关系或者功能遭受到短暂的破坏，在输出端出现一个不应有的尖脉冲 毛刺，这种现象就叫 冒险。
冒险是由竞争造成的，而竞争是因为电路中的时延不同，所以选D，
冒险是因为电路中的时延问题导致。
但是有竞争的时候不一定会出现冒险。
怎么识别竞争冒险¶
公式法¶
写出逻辑表达式，当某些逻辑变量取特定值 0 或 1 时，
若逻辑表达式能转换为 A·(~A)，则该电路存在1型冒险（该为 0 的时候出现了为 1 的错误数据，1 型冒险）；
若逻辑表达式能转换为 A+(~A)，则该电路存在0型冒险（该为 1 的时候出现了为 0 的错误数据，0 型冒险）。
卡诺图法¶
画出其卡诺图，
若输入变量在卡诺圈内改变时，则输出不会有冒险现象；
若输入变量是在相邻卡诺圈的相邻处发生变化，并且是从一个卡诺圈进入另一个卡诺圈，则有可能产生逻辑冒险现象。（卡诺图相切）
如下图所示，
当A=1、C=0，B由0->1时，在卡诺圈内变化，不会出现冒险；
当B=C=1，A由0>1时，在卡诺圈内变化，不会出现冒险。
当A=B=1，C从0>1时，相当于输入变量A、B、C从110变化到111，此时的变化是从一个卡诺圈变化进入另一个卡诺圈，该电路输出存在冒险现象。
如何消除冒险¶
增加冗余项¶
如下图，增加一个冗余项AB，这样状态变化时也是在卡诺圈内变化，此时逻辑表达式不是最简表达式，但是消除了冒险。
增加选通信号（高电平）¶
输入端加入选通信号，针对 A+(~A) 的 0 型冒险，避开毛刺。
引入封锁脉冲（低电平）¶
输入端加入封锁脉冲信号，针对 A·(~A) 的 1 型冒险，避开毛刺。
增加滤波电容¶
冒险输出的是一个很窄的毛刺，在输出端接滤波电容将其滤除。
采用可靠性编码¶
比如格雷码，每次只变化1位。
其特点是在任意两个连续的数值之间，只有一位二进制数字发生变化。这种编码可以有效地减少竞争冒险，因为在任何给定时间，只改变一个信号位，极大地降低了不同输入信号变化不同步导致冒险的机率。
lhn