数字电路设计中的竞争与冒险和时序同步always块的问题分析_同步时序电路 竞争

本次讨论数字电路设计中的竞争与冒险以及一些不好理解的概念。

PART1：竞争与冒险

step1：基本认识

在组合逻辑电路中，常常具有发生竞争现象的可能性，以及会带来冒险的后果。首先明确，一般情况下我们将逻辑门电路视为理想电路，即没有考虑延迟，而实际中，输入信号经过门电路获得输出，总是需要传输时间的，即门电路的传输延迟。

所谓竞争：在组合电路中，某个变量（或信号）经过两条以上的路径到达输出端时，由于不同路径上的延迟时间不一样，达到输出端的时间就会有先有后，这一现象称作竞争。（这种竞争也称作逻辑竞争，相应的还有功能竞争）

如图，信号A经过两条不同路径达到二输入与门的输入端，很明显，A经过路径r1要比经过r2后到达与门的输入端，这时就存在竞争现象。

再谈冒险，所谓冒险：即在具有竞争可能的组合电路中，由于输入端的竞争而导致的输出端出现不该有的干扰脉冲（即所谓毛刺），就称为冒险。需要注意的是，竞争是冒险的必要不充分条件：有竞争现象不一定就会产生冒险，但有冒险就一定存在竞争。一般地，由于延迟效应，加之信号发生变化，很大概率出现冒险。以下举例（以上述与门逻辑为例）：

易知L=A&A~=0（A~表示A反），但实际上，由于延迟输出波形如下所示：输出出现了错误脉冲（正脉冲），因此称作1冒险，对应地负脉冲冒险就称作0冒险。之所以输出的正脉冲如下，也是因为考虑到了与门的们传输延时tp。

有竞争不一定有冒险，如上图，在后半段波形中，也出现了竞争，但却没有冒险发生