大家好，我是小小的電子之路，這是我的第12篇原創(chuàng)文章，很高興與大家一起分享~

原文出自微信公眾號(hào)【小小的電子之路】

門電路的兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)向相反的邏輯電平跳變的現(xiàn)象叫做競(jìng)爭(zhēng)，這種競(jìng)爭(zhēng)可能在電路的輸出端產(chǎn)生尖峰脈沖，這種現(xiàn)象稱為競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。

競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)產(chǎn)生的根本原因是輸入信號(hào)通過(guò)兩條或兩條以上的路徑傳輸?shù)捷敵龆?，每條路徑的延時(shí)不同，從而導(dǎo)致信號(hào)不能同時(shí)到達(dá)輸出端。接下來(lái)，我們就通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的電路了解一下競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

1、移位寄存器

首先來(lái)看下面一個(gè)電路，這個(gè)電路簡(jiǎn)單描述了移位寄存器的工作原理，當(dāng)時(shí)鐘上升沿來(lái)臨的時(shí)候，數(shù)據(jù)會(huì)整體向右移動(dòng)一位。但是現(xiàn)在的問(wèn)題是：每次時(shí)鐘有效時(shí)，為什么數(shù)據(jù)只移動(dòng)一位？

要想解釋上面的問(wèn)題，就需要具體了解一下構(gòu)成移位寄存器的最小單元—D觸發(fā)器的行為。下圖是一個(gè)D觸發(fā)器的原理圖，當(dāng)有效時(shí)鐘邊沿到來(lái)時(shí)，其輸入端D的值會(huì)存入輸出端Q。

對(duì)上述D觸發(fā)器進(jìn)行功能仿真，仿真結(jié)果如下圖所示，可以看出，當(dāng)時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，觸發(fā)器的輸出Q會(huì)等于輸入D。

接下來(lái)，對(duì)D觸發(fā)器進(jìn)行更接近真實(shí)情況的門級(jí)仿真，通過(guò)仿真結(jié)果可以看到，當(dāng)時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，觸發(fā)器的輸出并沒(méi)有立馬發(fā)生變化，而是等待一段時(shí)間之后其輸出Q才會(huì)與輸入D相等。

這一段延時(shí)稱為觸發(fā)器的Tco時(shí)間，即輸出延時(shí)，指從觸發(fā)器有效邊沿到來(lái)到觸發(fā)器輸出有效的時(shí)間差。這也是移位寄存器每次只能移動(dòng)一位的原因。

2、計(jì)數(shù)器

接下來(lái)再看另一個(gè)電路—計(jì)數(shù)器電路，該電路由多個(gè)邏輯門組合而成，可以實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制計(jì)數(shù)功能。

對(duì)該電路進(jìn)行功能仿真，可以看出電路功能正常。

同樣，對(duì)電路進(jìn)行門級(jí)仿真，結(jié)果如下，將仿真圖放大可以發(fā)現(xiàn)，在計(jì)數(shù)值由0001變?yōu)?010的過(guò)程中，出現(xiàn)了短暫的0011的計(jì)數(shù)值。

之所以出現(xiàn)0011這樣的計(jì)數(shù)值，是因?yàn)槊恳晃环謩e由多個(gè)不同的邏輯門電路控制，因此，每一位的變化存在一定的延時(shí)，這一延時(shí)稱為Tpd時(shí)間，即傳輸延時(shí)，指從輸入信號(hào)有效到輸出信號(hào)穩(wěn)定時(shí)的時(shí)間差。

但是，不同位的控制電路的延時(shí)是不同的，以上面的現(xiàn)象為例，該計(jì)數(shù)器第三位的控制電路的延時(shí)要比第四位短，因此，第三位先變?yōu)?，第四位后變?yōu)?，兩個(gè)變化之間的延時(shí)差就導(dǎo)致出現(xiàn)了0011這樣的現(xiàn)象，這就是競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

以當(dāng)前的時(shí)鐘頻率，上面的現(xiàn)象是不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的，因?yàn)椴环€(wěn)定狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間非常短，不會(huì)被時(shí)鐘采樣到，但是，如果時(shí)鐘頻率太高，該狀態(tài)就有可能被采樣到，導(dǎo)致系統(tǒng)出錯(cuò)，這就是某些代碼運(yùn)行時(shí)時(shí)鐘頻率不能太高的原因之一。

以上就是本次分享的全部?jī)?nèi)容，謝謝大家！