1.数字信号的实际波形

在数字电路中，当信号由0变为1或由1变为0时，电路上的电压转换不能即刻完成，而是有一个由低到高或由高到低的变化过程，电路中既有信号变化延时，又有信号传输延时。以非门为例，输入、输出信号波形变化及传输过程如图4-87所示。

图4-87 非门输入、输出信号波形

竞争冒险分析是组合逻辑电路设计不可缺少的步骤。

2.竞争冒险的成因与影响

在实际电路中，由于门电路的传输延迟，使得电路中的信号可能出现瞬间的错误状态组合，导致输出端产生错误信号，在波形上表现为不该出现的窄脉冲（被称为毛刺），会对敏感的后级电路造成干扰，需要采取措施予以消除。这种现象常因一对互反信号在电路传输中再次相遇造成，称为竞争冒险。

对于设计、制作无误的电路，如果电路运行有异常动作，就应考虑电路中是否存在竞争冒险的因素（也可用示波器检测是否有毛刺类波形）。

3.竞争冒险分析

（1）与门形成竞争冒险的情况

图4-88所示是导致与门形成竞争冒险现象的典型电路结构及其波形。

图4-88 与门竞争冒险及其波形

按理想的情况有

对于式（4-1），无论A信号是稳定状态还是变化过程中，Y信号恒为0，其波形关系如图4-88b所示。实际上，由于非门G₁和与门G₂对信号传输都有延迟t_pd1与t_pd2，所以当信号A从0变为1时，信号的波形关系如图4-88c所示，在Y信号中出现一个正向脉冲。在A信号从1变为0时，这种异常现象就不会出现。

（2）或门形成竞争冒险的情况

图4-89所示是导致或门形成竞争冒险现象的典型电路结构及其波形。

图4-89 或门竞争冒险及其波形

在理想状态下有

对于式（4-2），无论A信号处于怎样状态，Y信号应恒为1，其波形关系如图4-89b所示。实际上，由于非门G₁和或门G₂的传输延迟t_pd1与t_pd2存在，当A信号从1变为0时，信号的波形关系如图4-89c所示，在Y信号出现一个负向脉冲。A信号从0变为1时，不会出现异常现象。

从以上两个典型示例可看出，电路中存在竞争冒险的结构，并不等于一定有毛刺产生，这只是一种可能，如逻辑函数：

(www.daowen.com)

式（4-3）是个与或结构的逻辑，其电路如4-90所示。

在B=C=1条件下，当A由1变为0时，A信号则由0变为1，由于非门对A信号的延迟，电路中会出现0+0=0或门类型的竞争冒险现象，使输出波形中出现负脉冲毛刺。

4.消除竞争冒险的措施

消除竞争冒险的简单有效措施有3种。

图4-90 Y=AB+AC的逻辑电路

（1）引入封锁脉冲

对于式（4-3）这类含有与或结构的逻辑电路，可利用逻辑电路内部形成竞争冒险条件的相关变量B、C形成封锁脉冲，如图4-91a所示。

图4-91 封锁脉冲的形成

若电路中含类如

或与式结构，可用如图4-89b所示的方式形成封锁脉冲。

（2）插入缓冲器，调整信号延迟时间

造成竞争冒险的根本原因是电路中的非门使一对互补信号产生传输时间差。TTL产品的74265是4种互补输出的逻辑门电路（见图4-92），有避免竞争冒险现象的作用。

（3）使用滤波电容

对于不具备形成封锁脉冲条件的电路，可在电路的输出端接入电容C_f，如图4-93所示。该电容与电路的输出电阻R₀（R₀不能在图中表示出来）构成RC积分滤波器。当滤波器的时间常数。

图4-92 74265内部结构

图4-93 用电容消除竞争冒险

时，就可以有效地消除尖峰脉冲的干扰。

在输出端接入电容的方法最简单，会导致输出波形的边沿变差，电容量不宜过大，在波形要求严格的电路中是不可用的。