《数字电子技术》 82 几种PLD的结构及应用举例.PPT

* 《数字电子技术》 8.2 几种PLD的结构及应用举例 §8.2 几种PLD的结构及应用举例 §8.2.1 现场可编程逻辑阵列（FPLA） Field Programmable Logic Array 一、组合逻辑型FPLA的基本电路结构： 组合逻辑型FPLA由可编程的“与”逻辑阵列和可编程的“或”逻辑阵列以及输出缓冲器组成，如图8.2.1所示。若编程后的电路连接情况如图中所示，则当OE=0时可得到如下组合逻辑函数： 二、时序逻辑型FPLA的基本电路结构： 图8.2.2 时序逻辑型FPLA的电路结构 三、FPLA的特点（与ROM相比）： 优点： 1）“与”阵列非全译码，阵列体积小，芯片利用率高； 2）由于“与”阵列和“或”阵列均可编程，所以设计工作 较容易； 3）可进行时序逻辑设计。 缺点： 1）可编程阵列为两个，比较来说较复杂一些，速度 较慢； 2）支持FPLA开发的软件有一定的难度。 §8.2.2 可编程阵列逻辑（PAL） Programmable Array Logic PAL是70年代末期MMI公司率先推出的一种可编程逻辑器件。它采用双极型工艺制作，熔丝编程方式。 PAL器件由可编程的与逻辑阵列、固定的或逻辑阵列和输出电路三部分组成，其基本电路结构图由图8.2.3所示。 用PAL器件可以构成各种组合或时序逻辑电路。 一、PAL的基本结构： 图8.2.3 PAL器件的基本电路结构 例：下图为一个经过编程的PAL器件结构图，它产生了一组组合 逻辑函数Y1、Y2、Y3、Y4。 图8.2.4 编程后的PAL电路 二、PAL的输出电路结构和反馈形式有以下几种： 1、专用输出结构 属于这种输出结构的器件有：PAL10H8、PAL14H4、 PAL14L4、 PAL10L8、PAL16C1等。 2、可编程输入/输出结构 属于这种输出结构的器件有：PAL16L8、PAL20L10等。 3、寄存器输出结构 属于这种输出结构的器件有：PAL16R4、PAL16R6、 PAL16R8等。 4、异或输出结构 属于这种输出结构的器件有：PAL20X4、PAL20X8、 PAL20X10等。 5、运算选通反馈结构 属于这种输出结构的器件有：PAL16X4、PAL16A4等。 三、PAL应用举例： [例8-2-1] 用PAL器件设计一个数值判别电路。要求判断4位二进制数DCBA的大小属于0-5、6-10、11-15三个区间的哪一个之内。 解： 表8-2-1 [例8-2-1]的函数真值表 从真值表可写出Y0、Y1、Y2的逻辑函数式，这是一组具有4个输入变量、3个输出的组合逻辑函数。若选用PAL14H4来实现，可得如下所示逻辑图： 图8.2.5 编程后的PAL14H4电路 [例8-2-2] 用PAL器件设计一个4位循环码计数器，并要求所设计的计数器具有置零和对输出进行三态控制的功能。 解： 表8-2-2 [例8-2-2]4位循环码的计数顺序表 PAL16R4可满足上述要求，因为PAL16R4的输出缓冲器是反相器，所以4个触发器Q端的状态与上表中的Y状态相反，则Q3Q2Q1Q0的状态转换顺序应如下表所示： 表8-2-3 PAL16R4中触发器的状态转换表 据表8-2-3化简可得各个触发器的状态方程为： 驱动方程为： 用PAL16R4实现四位循环码计数器 §8.2.3 通用阵列逻辑（GAL） Generic Array Logic 四、PAL的特点： 1）“与”阵列可编程方法能提供较高的性能和最有效的结构，每个输出所需的乘积项的数量由“或”阵列固定； 2）灵活性强，在现代电子行业中仍大量使用。 3）PAL的缺点是采用熔丝工艺，一旦编程后就不能修改。 1980年以来，随着E2CMOS工艺的发展，GAL器件出现，GAL从结构上可分为两类：一类是类似PAL结构，即“与”阵列可编程而“或”阵列固定，如GAL16V8、GAL20V8等；另一类则是与阵列和或阵列可同时编程，如LATTIC 公司的GAL39V8。 一、GAL的基本结构： GAL较PAL相