1. 什么是競爭冒險？

　　信號在通過連線和邏輯單元時，都有一定的延時。延時的大小與連線的長短和邏輯單元的數(shù)目有關(guān)，同時還受器件的制造工藝、工作電壓、溫度等條件的影響。信號的高低電平轉(zhuǎn)換也需要一定的過渡時間。由于存在這兩方面因素，多路信號的電平值發(fā)生變化時，在信號變化的瞬間，組合邏輯的輸出有先后順序，并不是同時變化，成為“競爭”；往往導(dǎo)致出現(xiàn)一些不正確的尖峰信號，這些尖峰信號稱為“毛刺”。

　　如果一個組合邏輯電路中有“毛刺”出現(xiàn)，就說明該電路存在“冒險”。冒險是由變量的競爭引起的。冒險又分為邏輯冒險和功能冒險。

　　簡言之：在組合邏輯中，由于門的輸入信號通路中經(jīng)過了不同的延時，導(dǎo)致到達(dá)該門的時間不一致叫競爭，競爭產(chǎn)生冒險。

　　2. 競爭冒險產(chǎn)生的原因？

　?。?）根本原因：延遲

　?。?）詳細(xì)分析：

　　競爭冒險的產(chǎn)生受到四個要素的制約，即：時間延遲、過渡時間、邏輯關(guān)系和延遲信號相位。

　?。?］時間延遲，即信號在傳輸中受路徑、器件等因素影響，輸入端信號間出現(xiàn)的時間差異

　?。?］過渡時間，即脈沖信號狀態(tài)不會發(fā)生突變，必須經(jīng)歷一段極短的過渡時間

　?。?］邏輯關(guān)系，即邏輯函數(shù)式

　　［4］延遲信號相位，即延遲信號狀態(tài)間的相位關(guān)系，涵蓋延遲信號同相位和延遲信號反相位兩個方面。 延遲信號狀態(tài)變化相同的則是延遲信號同相位，反之則是反相位。

　　時間延遲和過渡時間要素是競爭冒險的產(chǎn)生原因，邏輯關(guān)系和延遲信號相位要素是競爭冒險的產(chǎn)生機制。由原因和機制，構(gòu)成競爭冒險的產(chǎn)生條件。當(dāng)電路滿足產(chǎn)生條件時，則一定產(chǎn)生毛刺。

　　3. 如何判斷有競爭冒險？

　　3.1 邏輯冒險的判斷方法有兩種：

　　1）。 代數(shù)法：

　　在邏輯函數(shù)表達(dá)式中，若某個變量同時以原變量和反變量兩種形式出現(xiàn)，例如：邏輯函數(shù)在一定條件下可簡化為Y=A+A反或Y=A*A反就具備了競爭條件。去掉其余變量（也就是將其余變量取固定值0或1），留下有競爭能力的變量，

　　如果表達(dá)式為F=A+A~（用A~表示A的反變量，以下同），就會產(chǎn)生0型冒險（F應(yīng)該為1而實際卻為0）；如果表達(dá)式為F=AA~，就會產(chǎn)生1型冒險。

　　例：表達(dá)式 F=AB+CB~，當(dāng)A=C=1時，F(xiàn)=B+B~，在B發(fā)生跳變時，可能出現(xiàn)0型冒險。

　　2）。 卡諾圖法：將函數(shù)填入卡諾圖，按照函數(shù)表達(dá)式的形式圈好卡諾圈。

　　A\BC| 00 01 11 10

　　-----------------------

　　0 | 0 0 0 1

　　1 | 0 1 1 1

　　F=AC+BC~的卡諾圖（將101和111的1圈一起，010和110的1圈一起）

　　通過觀察發(fā)現(xiàn)，這兩個卡諾圈相切。則函數(shù)在相切處兩值間跳變時發(fā)生邏輯冒險。（前提是這兩個卡諾圈沒有被其他卡諾圈包圍）

　　3.2 功能冒險的判斷：

　　功能冒險是當(dāng)多個輸入信號同時變化的瞬間，由于變化快慢不同而引起的冒險。

　　卡諾圖法：依然用上面的卡諾圖，按同樣函數(shù)圈好。舉例F=AC+BC~中，ABC從111變?yōu)?10時，A和C兩個變量同時發(fā)生了跳變，若A先變化，則ABC的取值出現(xiàn)了過渡態(tài)011，由卡諾圖可以知道此時函數(shù)輸出F為0，然而ABC在變化的前后的穩(wěn)定狀態(tài)輸出值為1，此時就出現(xiàn)了0型冒險。這種由過渡態(tài)引起的冒險是由于電路的功能所致，因此成為功能冒險。

　　3.3 綜合邏輯冒險和功能冒險：

　　例 ：F=CD+BD~+AC~，自己畫及圈卡諾圖，可以發(fā)現(xiàn)信號ABCD從0100變化到1101可能存在0型功能冒險，不存在邏輯冒險。從0111變化到1110不存在功能冒險，而可能存在邏輯冒險。

　　3.4 總結(jié)判斷競爭-冒險的方法：

　　1、邏輯函數(shù)在一定條件下可簡化為Y=A+A反或Y=A*A反；

　　2、真值表卡諾圖法；

　　3、計算機輔助分析。

　　4. 如何消除競爭冒險？

　　消除競爭-冒險的方法：

　　1、引入封鎖脈沖；

　　2、引入選通脈沖；

　　3、修改邏輯設(shè)計，增加冗余乘積項；

　　4、接入濾波電容。

　　順便提一句：時序邏輯中的競爭冒險可以用D觸發(fā)器，格雷碼計數(shù)器，同步電路等優(yōu)秀的設(shè)計方案消除。