【面试】一文讲清组合逻辑中的竞争与冒险

竞争的定义：组合逻辑电路中，输入信号的变化传输到电路的各级逻辑门，到达的时间有先后，也就是存在时差，称为竞争。

冒险的定义：当输入信号变化时，由于存在时差，在输出端产生错误，出现了瞬时的干扰脉冲现象，称为冒险（险象）。

通过上面的定义可以得出，竞争不一定产生冒险，当输入信号传输到各逻辑门时存在竞争，如果输出端不出现瞬时的干扰脉冲，就不会产生冒险，但是如果产生冒险，就一定存在竞争。

举个例子如下图所示：

F=A'+A，但是如果非门存在延时，A信号经过两条路径到达或门，在或门的输入端就存在竞争。

当A从0变化到1时，两条到达或门的路径虽然存在竞争，但是输出端没有出现瞬时的脉冲，即输出端不会出现冒险。输出端的值都为1.

当A从1变化到0时，因为A信号是先从1变为0，然后才是A'从0变为1，也就是A'经过了一个非门，A'变化比A晚，A和A'有那么一个瞬时取值都相同，都为0，这样导致了输出端出现了一个瞬时的负脉冲，也就是产生了冒险，其它时间A和A'取值相反，电路的输出端都为1。

如下面波形图所示，虽然A变化都会产生竞争，但是只有在A从1变为0时，才会产生冒险。

 

实际上，两个输入的与门也会产生冒险

当AB取值为01或者AB取值为10时，输出的F都应该为0。但是当AB从01变为10时，如下波形图所示，由于两个信号的变化不可能同时完成，如果A先于B变化，就会产生一个干扰的脉冲，也就是出现冒险。如果A滞后于B变化，就不会产生冒险。

 上面的这两种情况，属于组合逻辑电路在输入信号变化前后，稳定的输出值相同，而仅仅在转换瞬间产生冒险，这种冒险称为静态冒险。

静态冒险产生的原因有两种如下图

功能险象：当有两个或者两个以上的输入信号发生变化时，由于可能经历的路径不同，所产生的险象称为功能险象。功能险象时逻辑函数本身固有的。

逻辑险象：当输入信号只有一个发生变化，或者虽然有多个发生变化但是没有发生功能险象的可能，由于门的延迟不同，产生了静态险象，称为逻辑险象，前面的两个例子都是逻辑险象。

 

 后续还有功能险象的判断方法、逻辑险象的判断方法，以及险象的消除方法。