1. f(A)=f(B),

2. все значений функции f в подкубе (a_m+1. . . ,а_n) одинако­вы,

3. На выходе схемы может появиться ложный импульс.

Условие 2) эквивалентно утверждению, что изменение входов не дает функционального состязания.

2.4. Синтез схем, свободных от логических состязании

Комбинационная схема может быть свободной от статических состязаний (т = 1), но все-таки содержать логические состязания. Пример такой схемы показан на рис. 7.7. Из карты Карно (см. рис. 7.7(a)) видно, что реализация схемы свободна от статиче­ских состязаний.

Рассмотрим переход из клетки "с" в клетку "b". На выходе схе­мы может появиться ложный нулевой импульс, если Y и Z изменят­ся в 0 прежде, чем и изменятся в 1 (см. рис. 7.7(б)).

а) б)

Рис. 7.7. Иллюстрация логического состязания

Таким образом, схема содержит логическое состязание при пе­реходе из состояния X=Y = Z=W=1 (клетка "с" на карте Карно) в состояние X = W= 1, Y=Z = 0 (клетка "b"). Переход из "а" в "d" также дает логическое состязание (см. рис. 7.7).

Для построения комбинационной схемы, свободной от всех логических состязаний, необходимо, чтобы выражение для функции включало все простые импликанты, т.е. являлось со­кращенной ДНФ (КНФ).

Логические состязания в рассматриваемой схеме будут устране­ны добавлением элемента И, реализующим импликанту XW (см. пунктирное покрытие на рис. 7.7(a)).

Таким образом, функциональные состязания являются свойст­вами реализуемой функции, а логические состязания зависят от реализации функции.

2.5. Анализ комбинационных схем с целью выявления состязаний

В задачу анализа входит установление условий, при которых в данной схеме возможны состязания сигналов, и выяснение влияния ложных импульсов на функционирование схемы.

Для анализа схем при переходных процессах используют раз­личные методы. Рассмотрим простейший из них — графический метод с использованием карт Карно. Для анализа схемы необ­ходимо получить выражение функции, по которому построена схе­ма. Затем на карте Карно следует отобразить покрытие еди­ничных (нулевых) значений функции, соответствующее найденно­му выражению.

Например, для комбинационной схемы рис. 7.1(a) карта Карно с нанесенными покрытиями приведена на рис. 7.4.

После занесения на карту Карно функции в виде покрытий можно, рассматривая смежные входные состояния, выяснить, со­держит схемная реализация функции статические состязания или нет. Аналогично определяют и логические состязания. Данный анализ совпадает по содержанию с теми примерами, которые рас­сматривались выше.

Если одинаковые значения функции на смежных наборах не входят в одно покрытие, то рассматриваемый переход содержит условия для состязаний сигналов в схеме.

Отметим, что комбинационная схема, построенная по ДНФ функции, свободна от статического риска в 0, а по КНФ — от ста­тического риска в 1. Эти комбинационные схемы свободны также от динамических состязаний при изменении одного входного сиг­нала.

В заключение отметим, что комбинационную схему всегда можно избавить от ошибочного поведения при следующих условиях:

1. ограничить изменения на входах изменениями только одно­го сигнала в каждый момент времени;

2. обеспечить построение схемы, свободной от состязаний;

3. обеспечить достаточное время ожидания между изменения­ми на входе с тем, чтобы все элементы схемы пришли в устойчивое состояние.

Условия 1) и 3) налагают ограничения на внешнюю среду для того, чтобы получить желаемое поведение схемы. Условие 2) на­лагает ограничение на структуру схемы.