TTL和CMOS的PAL器件

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑TTL和CMOS的PAL器件 从结构上， PLD 器件可分三类： 一般用途的 PAL 器件（包括 GAL-FPGA 和 CPLD ） 用于状态机设计的可编程定序器 高密度的 LCA 器件 采纳三种制备工艺 TTL 工艺 （应用最广泛，双极性器件，速度很快，但不及 ECL ） CMOS 工艺 （功耗低，可以擦除，与 TTL 兼容或有兼器件） ECL 工艺 （放射极耦合器件 ） PAL 器件按功能分为四类 简洁组合型器件 简洁寄存器型器件 定序器 异步型器件 简洁组合型器件 具有基本阵列输出结构和可编程 I/O 输出结构 PAL 器件均属组合型 器件。 可供应快

2、速、有效地简洁组合规律功能，从众多的可选器件中， 用户能为其应用选择合适的器件 五个基本特征用来区分这些器件 输入端数 输出端数 每个输出后乘积项数 速度、传输延时 功耗 有些寄存器型器件可以用作组合型器件，只要将其所带的触发器旁路 即可，如 PAL22V10 。简洁组合型器件的结构代码如下： 简洁组合型器件的输出结构 “ 与 ” 门共享的输出结构 ： PAL 初级产品的输出端数和输出极性都是固定的，在输出端 之间也不存在可共享的 ” 与 “ 门或乘积项。对于简单功能的规律设计，该类 PAL 就显得无 能为力。其解决方法是使与门在输出端共享，称为 ” 乘积项共享 “ ，这种结构使得乘积项 能在

3、各输出之间进行安排。 典型的 2 输出共享 16 个 ” 与 “ 门，不论是简单或是简洁的规律功能，只要所需相 “ 或 ” 的 乘积项小于 16 门，就可以将这两个相邻的输出端安排给它们。 “ Xpandor 细胞单元输出结构： 由于 FPAL 器件的 ” 或 “ 阵列可编程，它的敏捷性取 决于其 “ 与 ” 门可由输出端共享， 即 “ 与 ” 阵列输出的乘积项可由任一个或全部的 “ 或 ” 门所共用。 VTI 公司引入 Xpandor 细胞单元输出结构， 2 个输出可以同时使用安排 给它们的 2 组 “ 与 ” 门中的任意一组； 而在 “ 与 ” 门共享输出结构中，每个 “ 与 ” 门只能

4、安排给共享 “ 与 ” 门输出端的一个。细胞单元输出结构示意图为： I1 、 I2 、 I3 、 I4 异或 输出，如用该结构， 只需四个与门便能实 现，否则需八个 简洁组合型 PAL 器件列表 ： 说明 ： 某些器件有内部反馈，将输出引脚的信号回送用作输入，与可编 程三态功能相结合，输出引脚可用作输出、输入双向 I/O 引脚。 大多数器件具有固定的输出极性； AmPAL22P10 、 AmPAL18P8 、 PAL16P8 、 PAL20S10 和 AmPAL22XP10 则具有可编 程的输出极性 PAL20S10 有一个特点，称为 “ 积项换向 ” 或 “ 积相共享，它允许乘 积项在各输出

5、之间进行安排 AmPALXP 的每一输出端都有内在的异或门 简洁寄存器型器件 ： 一、在组合型器件的输出端加上用于信号同步的寄存器所构成的器 件等价于基本寄存器型 PAL 器件 二、全部这些器件都将触发器的输出作为输入反馈到阵列。 三、可用于特别快速的小型状态机 四、六个基本特征用来区分这些器件： 输入端数 输出端数 触发器数 每个输出的乘积项数 速度或最高时钟频率 n 功耗 寄存器型结构 ： 说明 ： 大多数有专用的时钟和输出访能引脚。象 PAL16K4 ，有一些专用的组合输 出端，具有可编程的三态功能；只有寄存器型输出端由输出访能掌握。 PAL22V10 、 AmPAL22RP10 系列及

6、 AmPAL22XRP10 ，都有可编程的三态输 出端，假如需要的话，这些系列器件的时钟引脚也可用作规律输入。 PAL16X4 带有一个附加的 “ 位 - 对 ” 译码电路，特殊适用于算术操作。 比较简洁的器件都含有低电平有效输出端。 PAL16RP8 系列、 PAL22V10 、 PAL22RP10 系列、 AmPAL22XP10 系列、 PAL20RS10 系列及 PAL32R16 系列 具有可编程极性。 PAL20RS10 系列和 PAL32R16 有 “ 积项换向 ” 的功能。 n PAL32R16 输出端可以 8 个为一组通过编程而变成组合型输出，此外，它还 有多个时钟，使能输入 T

7、TL 电平预置引脚。 PAL22V10 有两个可编程的初始化乘积项，一个是同步预置项，另一个是 异步复位项，这两个乘积项掌握全部的触发器。 寄存器型 PAL 器件的结构 简洁寄存器型 PAL 器件的缺陷 输出结构打算了难以实现简单的规律功能 n 每个输出端最多能使用 8 个与门 输入端、寄存器输出端、非寄存器输出端之间的均衡性差 简洁寄存器型 PAL 没有供应重要的测试特征功能，即不管输入状态如何， 输出寄存器能预置成任意给定状态 增加的寄存器型 PAL 器件的预置功能 ： 设计一个实际电路时，预置一般通过外围电路实现 预置功能的实现方法之一是选取器件的一个输入引脚，在外加信号的 驱动下掌握寄

8、存器状态的建立 如图：电源通过电阻 R 缓慢地给电容 C 充电，开头时 Pon 为 “ 低 ” 电平， PAL 全部的输出寄存器均置成高电平 “ 1 ” ，之后 Pon 由 “ 低 ” 变 “ 高 ” ， PAL 则执行正常的规律操作。 Q ： = /Pon+Pon * NORMAL FUNCTION 异或 PAL 输出结构和算术功能 PAL 结构 在输出寄存器前设置 “ 异或 ” 门对于实现诸如算术运算和计数之类的操 作特殊有用。 当计数器很简单时，一般 PAL 的器件可能没有足够的 “ 与 ” 门来构造 它，而异或型 PAL 器件能解决这类问题。一个四位计数器的输出假定 为 Q 3 Q 2

9、 Q 1 Q 0 ，其最高位 Q3 的状态打算于 Q 2 、 Q 1 、 Q 0 的状态，即 Q 3 ： =Q 3 与（ Q 2 *Q 1 *Q 0 ）异或，利用异或 PAL 很简单实现该规律； 在异或 PAL 器件的基础上，增加反馈选通电路可以使算术运算更易于 实现。 PAL16X4 和 PAL16A4 都具有反馈选通网络。 定序器型器件 几种寄存器 PAL 器件，由于增加了帮助功能，特殊适用 于状态机应用。 七个基本特征用来区分 输入端数 输出端数 触发器的数 可能有的触发器类型（ D ， T ， J-K ， S-K ，锁存和 / 或掩埋）。 每个输出的乘积项数 速度最大时钟频率 功耗 定

10、序器型结构 说明 PAL20X10 系列、 AmPAL20XRP 系列、 PAL22RX8 系列和 PAL3210 系 列，都带有一个异或门，这使之能够和 D 、 T 、 J-K 、或 R-S 触发器一起 进行设计。由于 PAL20X10 的乘积项较小，最适用于计数器一类的应 用； AmPAL20XRP10 系列、 PAL22KX98 系列和 PAL320X10 具有较多的乘积 项，更适用较简单的状态机设计。 AmPAL23S8 除了 8 个输出寄存器外，还有 6 个永久隐埋的附加触发器。 PAL32V10 和 PALC20M16 有若干触发器，假如输出端不需要它们，也 可被隐埋。假如触发器被

11、隐埋，则对应的输出引脚可以当成输入端使 用。对于将内部状态机作为整个设计一部分的应用，这些器件是最理 想的。 PAL32RX8 、 PAL3210 和 AmPAL23S8 具有总的预置和复位掌握， 这使得系统的初始化更简单。 AmPALC29M16 是一种电可擦除的器件，这是有特别敏捷的结构， 几乎全部的引脚都可作为输入或输出。输入和输出都可被寄存、 锁存或组合，有两个引脚可用作时钟；器件还供应总的预置和复 位功能。 有几个触发器可以隐埋以供应内部的状态机，该器件与 HC 、 HCT 兼容。 异步型 PAL 器件 在有些应用中，需要异步掌握的触发器，为此已设计好几种 PAL 器 件满意这样的需

12、要 。如 PAL20RA10 、 PAL16RA8 。 这些器件的主要由可编程的 “ 与阵列 ” 和固定的 ” 或阵列 “ 所驱动的若干 个触发器三部分组成。 D 型触发器有各自的可编程时钟、置位和复位线。它们具有可编程 的极性，而且触发器能够被旁路以构成组合型输出。 这些器件能够用来代替随机的分别规律、每个触发器是独立的。必 要时时钟、 位、复位线可以由规律门掌握。 适用于一些无规章的门电路，以及本质为异步的规律结构。 异步 PAL 单元 由 MMI 公司推出的 “ 状态机元细胞 ” 或叫 SMAC （ State-Machine-Atomic-Cell) 的异步 PAL 单元具有敏捷的结构 SMAC 含有 8 个 “ 与 ” 门，只有 4 个乘积项组合起来构成用户规律，其余的 4 个 “ 与 ” 项用来为触发器和输出三态门供应时钟、置位、复位和输出访能信号 每个 SMAC 使用一个输入端和一个输出端，除本身特性外，还有一个全局 输出访能信号和一个并行加载信号。 一块 20 脚的芯片可容纳 8 个 SMAC 单元， 24 脚芯片可容纳 10 个 SMAC 单元， 每个 SMAC 单元的输出端开启或堵塞取决于全局输出访能信号和单元专用 输出访能信号的