1
第三节 竞争和冒险一、竞争和冒险的概念
1,竞争
(1) 由于连线和集成门有一定的延迟时间，致使同一输入信号经过不同路径到达输出端有先有后
（ 1个或 1个以上输入信号变化）；
(2) 多个输入信号同时变化，由于变化的快慢不同，致使多个输入信号到达输出端有先有后（ 2
个或 2个以上输入信号变化）。
2
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 3- F e b - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1
&
&
1
C
A
B
F
图 4.3.1
(d)
(g)
(e)
例 1,F = AC + AB 。
3
A(d)
A(g)
A(e)
F
B = C = 1 时
1tpd 1tpd
2tpd
2tpd
1tpd
1 10
图 4.3.2 冒险的产生
4
ABC
例 2,F = AC + BC + AC 。
11101
10010
10110100A BC
101
100
110
111
2.冒险
(2) 冒险 的分类
(1) 冒险 的概念
5
① 按短暂尖峰极性
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 8- F e b - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
&A
A
F
A
F
A
0 1 0
(a) 1型冒险
6
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 8- F e b - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1A
A
F
A
F
A
1 0 1
(b) 0型冒险
7
② 按产生短暂尖峰的原因逻辑冒险 和 功能冒险二、逻辑冒险的检查
1.代数法
F = A + A 或
F = A ·A （ 1型逻辑冒险）
（ 0型逻辑冒险）
例 1 F = AC + AB 。
当 B=C= 1 时,F = A + A,存在 0型逻辑冒险。
8
当 A=B= 0 时,F = C ·C,存在 1型逻辑冒险。
例 2 F = ( A+C ) ·( B+C ) 。
例 3 F = A C + B C + A C 。
在 A=B=1 时,F = C + C,存在 0型逻辑冒险。
2.卡诺图法两个卡诺圈部分相切，而这个相切部分又没有被另外的卡诺圈包围，则存在逻辑冒险。
9
1111
110
10110100A BC
逻辑冒险产生的条件：
相切部分取值相同的变量 此时的取值组合。
对上例，即 A = B = 1 时，存在 0型逻辑冒险。
图 4.3.4
例 4 F = A C + B C + A C 。
10
例 5 F = B C + A B + A C D 。试判断是否存在逻辑冒险。
AB
CD
110
11111
1101
111100
10110100 在 AC = 00 时，或在 ABD = 111 时，
在 BCD = 011 时，或存在 0型逻辑冒险。
11
三、功能冒险的检查
1.输入变量变化前后，函数值相同；
2.有 p（ ≥2）个变量同时变化；
3.不变的（ n-p）个输入变量组成的乘积项所对应的卡诺圈中，有,1”也有,0” 。
则电路中存在功能冒险。
12
1111
110
10110100A BC
图 4.3.4
例 6 已知 F = A C + B C + A C,当 ABC 从 101变为 110时，是否会出现功能冒险。
1,F ( 1,0,1) = F ( 1,1,0 )；
2,B和 C 2个变量同时变化；
3,A对应的卡诺圈中有
,0”也有,1”。
所以，电路中存在功能冒险。
13
开始判断电路中是否存在 冒险 的步骤：
逻辑冒险有冒险功能冒险有冒险 无冒险结束
NY
Y N
14
例 7 分析如下图所示的组合网络中，当 ABCD
从 0100向 1101变化时和 ABCD 从 1000 向
1101变化时，是否会出现冒险？
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
&
&
&
&
F
C
D
B
D
A
D
15
解,1.当 ABCD 从 0100向 1101变化时：
AB
CD
11110
111111
1101
100
10110100 1,F(0,1,0,0)=F(1,1,0,1)；
2,有 2个变量同时变化；
3,BC对应的卡诺圈中有
,0”也有,1”；
所以，此时电路中存在功能冒险。
先判断是否有功能冒险，函数 F的卡诺图如下图所示：
16
AB
CD
11110
111111
1101
100
10110100 1,F(1,0,0,0)=F(1,1,0,1)；
2,有 2个变量同时变化；
3,AC对应的卡诺圈中全部为,1”；
所以，此时电路中不存在功能冒险。
2.当 ABCD 从 1000向 1101变化时：
先判断是否有功能冒险，函数 F的卡诺图如下图所示：
17
再判断是否有逻辑冒险：
AB
CD
11110
111111
1101
100
10110100
即 AC = 10 时，存在 0型逻辑冒险。
由卡诺图可知,C D和 AD
对应的卡诺圈部分相切，
而相切部分又没被其它卡诺圈包围，所以存在逻辑冒险。
18
四、冒险的消除方法
1,增加多余项 （只适用于消除逻辑冒险）
1111
110
10110100A BC
图 4.3.4
例 8 已知 F = A C + B C + A C,试用增加多余项的方法消除逻辑冒险。
F = A C + B C + A C
+ AB
19
例 9 F = B C + A B + A C D 。试用增加多余项的方法消除逻辑冒险。
AB
CD
110
11111
1101
111100
10110100
F = B C + A B + A C D +
AC + ABD + BCD
20
2.加滤波电容 （对输出波形边沿要求不高的情况下运用 )
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
&A
A
F
C
A
A
F
图 4.3.5 加电容消除冒险
21
3.加取样脉冲
① 取样脉冲的 宽度 和 产生的时间 有一定的要求
② 取样脉冲的 位置 及 极性 选取原则
a,取样脉冲没到来时，输出为 0
b,取样脉冲到达期间，输出正确的逻辑信号值组合电路稳态输出 1，则输出 高电平 ；
组合电路稳态输出 0，则输出 低电平 ；
22
00 1 1 1数值
F
其中,F和 F* 分别表示组合电路加取样脉冲之前
、之后的输出。
取样脉冲
F*
23
图 4.3.6 用取样法避免冒险
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
&
&
&
F
A
B
C
D
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1
1
1
F = AB CD = AB0 CD0 = 0
24
图 4.3.6 用取样法避免冒险（续）
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
&
&
1
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1
1
&
25
图 4.3.6 用取样法避免冒险（续）
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 -M a r-2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o re r 99 S E \ L i b ra ry \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD ra w n B y:
& 1
F = AB + CD
= 0
= AB + CD + 1
26
例 10 已知 F = A B + A C,用 74138实现该函数
，电路图如下所示。试分析电路是否存在逻辑冒险，若存在，加取样脉冲避免之。
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
A
A
A
E
E
E
0
1
1
2A
0
1
2
3
4
5
6
7
7 4 1 3 8
2
2B
&
A
B
C
F
1
27
解,F = A B + A C 的卡诺图如下所示：
111
110
10110100A BC
由图可知，该电路存在逻辑冒险，即当 BC = 11
,A 变化时，会出现 0型逻辑冒险。
取样脉冲加在 74138的 使能端 上，如下图所示：
28
图 4.3.7 ( a )
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
A
A
A
E
E
E
0
1
1
2A
0
1
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3
4
5
6
7
7 4 1 3 8
2
2B
&
A
B
C
F
29
图 4.3.7 ( b )
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
A
A
A
E
E
E
0
1
1
2A
0
1
2
3
4
5
6
7
7 4 1 3 8
2
2B
&
A
B
C
F
1
30
作业题
4.22
第三节 竞争和冒险一、竞争和冒险的概念
1,竞争
(1) 由于连线和集成门有一定的延迟时间，致使同一输入信号经过不同路径到达输出端有先有后
（ 1个或 1个以上输入信号变化）；
(2) 多个输入信号同时变化，由于变化的快慢不同，致使多个输入信号到达输出端有先有后（ 2
个或 2个以上输入信号变化）。
2
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 3- F e b - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1
&
&
1
C
A
B
F
图 4.3.1
(d)
(g)
(e)
例 1,F = AC + AB 。
3
A(d)
A(g)
A(e)
F
B = C = 1 时
1tpd 1tpd
2tpd
2tpd
1tpd
1 10
图 4.3.2 冒险的产生
4
ABC
例 2,F = AC + BC + AC 。
11101
10010
10110100A BC
101
100
110
111
2.冒险
(2) 冒险 的分类
(1) 冒险 的概念
5
① 按短暂尖峰极性
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 8- F e b - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
&A
A
F
A
F
A
0 1 0
(a) 1型冒险
6
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 8- F e b - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1A
A
F
A
F
A
1 0 1
(b) 0型冒险
7
② 按产生短暂尖峰的原因逻辑冒险 和 功能冒险二、逻辑冒险的检查
1.代数法
F = A + A 或
F = A ·A （ 1型逻辑冒险）
（ 0型逻辑冒险）
例 1 F = AC + AB 。
当 B=C= 1 时,F = A + A,存在 0型逻辑冒险。
8
当 A=B= 0 时,F = C ·C,存在 1型逻辑冒险。
例 2 F = ( A+C ) ·( B+C ) 。
例 3 F = A C + B C + A C 。
在 A=B=1 时,F = C + C,存在 0型逻辑冒险。
2.卡诺图法两个卡诺圈部分相切，而这个相切部分又没有被另外的卡诺圈包围，则存在逻辑冒险。
9
1111
110
10110100A BC
逻辑冒险产生的条件：
相切部分取值相同的变量 此时的取值组合。
对上例，即 A = B = 1 时，存在 0型逻辑冒险。
图 4.3.4
例 4 F = A C + B C + A C 。
10
例 5 F = B C + A B + A C D 。试判断是否存在逻辑冒险。
AB
CD
110
11111
1101
111100
10110100 在 AC = 00 时，或在 ABD = 111 时，
在 BCD = 011 时，或存在 0型逻辑冒险。
11
三、功能冒险的检查
1.输入变量变化前后，函数值相同；
2.有 p（ ≥2）个变量同时变化；
3.不变的（ n-p）个输入变量组成的乘积项所对应的卡诺圈中，有,1”也有,0” 。
则电路中存在功能冒险。
12
1111
110
10110100A BC
图 4.3.4
例 6 已知 F = A C + B C + A C,当 ABC 从 101变为 110时，是否会出现功能冒险。
1,F ( 1,0,1) = F ( 1,1,0 )；
2,B和 C 2个变量同时变化；
3,A对应的卡诺圈中有
,0”也有,1”。
所以，电路中存在功能冒险。
13
开始判断电路中是否存在 冒险 的步骤：
逻辑冒险有冒险功能冒险有冒险 无冒险结束
NY
Y N
14
例 7 分析如下图所示的组合网络中，当 ABCD
从 0100向 1101变化时和 ABCD 从 1000 向
1101变化时，是否会出现冒险？
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
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&
&
&
F
C
D
B
D
A
D
15
解,1.当 ABCD 从 0100向 1101变化时：
AB
CD
11110
111111
1101
100
10110100 1,F(0,1,0,0)=F(1,1,0,1)；
2,有 2个变量同时变化；
3,BC对应的卡诺圈中有
,0”也有,1”；
所以，此时电路中存在功能冒险。
先判断是否有功能冒险，函数 F的卡诺图如下图所示：
16
AB
CD
11110
111111
1101
100
10110100 1,F(1,0,0,0)=F(1,1,0,1)；
2,有 2个变量同时变化；
3,AC对应的卡诺圈中全部为,1”；
所以，此时电路中不存在功能冒险。
2.当 ABCD 从 1000向 1101变化时：
先判断是否有功能冒险，函数 F的卡诺图如下图所示：
17
再判断是否有逻辑冒险：
AB
CD
11110
111111
1101
100
10110100
即 AC = 10 时，存在 0型逻辑冒险。
由卡诺图可知,C D和 AD
对应的卡诺圈部分相切，
而相切部分又没被其它卡诺圈包围，所以存在逻辑冒险。
18
四、冒险的消除方法
1,增加多余项 （只适用于消除逻辑冒险）
1111
110
10110100A BC
图 4.3.4
例 8 已知 F = A C + B C + A C,试用增加多余项的方法消除逻辑冒险。
F = A C + B C + A C
+ AB
19
例 9 F = B C + A B + A C D 。试用增加多余项的方法消除逻辑冒险。
AB
CD
110
11111
1101
111100
10110100
F = B C + A B + A C D +
AC + ABD + BCD
20
2.加滤波电容 （对输出波形边沿要求不高的情况下运用 )
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
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B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
&A
A
F
C
A
A
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图 4.3.5 加电容消除冒险
21
3.加取样脉冲
① 取样脉冲的 宽度 和 产生的时间 有一定的要求
② 取样脉冲的 位置 及 极性 选取原则
a,取样脉冲没到来时，输出为 0
b,取样脉冲到达期间，输出正确的逻辑信号值组合电路稳态输出 1，则输出 高电平 ；
组合电路稳态输出 0，则输出 低电平 ；
22
00 1 1 1数值
F
其中,F和 F* 分别表示组合电路加取样脉冲之前
、之后的输出。
取样脉冲
F*
23
图 4.3.6 用取样法避免冒险
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
&
&
&
F
A
B
C
D
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1
1
1
F = AB CD = AB0 CD0 = 0
24
图 4.3.6 用取样法避免冒险（续）
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
&
&
1
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1
1
&
25
图 4.3.6 用取样法避免冒险（续）
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 -M a r-2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o re r 99 S E \ L i b ra ry \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD ra w n B y:
& 1
F = AB + CD
= 0
= AB + CD + 1
26
例 10 已知 F = A B + A C,用 74138实现该函数
，电路图如下所示。试分析电路是否存在逻辑冒险，若存在，加取样脉冲避免之。
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
A
A
A
E
E
E
0
1
1
2A
0
1
2
3
4
5
6
7
7 4 1 3 8
2
2B
&
A
B
C
F
1
27
解,F = A B + A C 的卡诺图如下所示：
111
110
10110100A BC
由图可知，该电路存在逻辑冒险，即当 BC = 11
,A 变化时，会出现 0型逻辑冒险。
取样脉冲加在 74138的 使能端 上，如下图所示：
28
图 4.3.7 ( a )
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
A
A
A
E
E
E
0
1
1
2A
0
1
2
3
4
5
6
7
7 4 1 3 8
2
2B
&
A
B
C
F
29
图 4.3.7 ( b )
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 - M a r - 2 0 0 2 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
A
A
A
E
E
E
0
1
1
2A
0
1
2
3
4
5
6
7
7 4 1 3 8
2
2B
&
A
B
C
F
1
30
作业题
4.22
