第8章 可编程逻辑器件

第八章可编程逻辑器件8.1概述8.2现场可编程逻辑阵列(FPLA)18.1概述ROM由二极管与门阵列和二极管或门阵列组成，可用ROM实现组合逻辑函数。但是，二极管与门阵列组成了一个全译码电路，实现的是输入变量的全部最小项mi，而任何逻辑函数都可以化为最简与或表达式，与或表达式同样可用与门阵列和或门阵列来实现，而且可用最少的与门阵列和或门阵列来实现。可编程逻辑器件就是这样一种通用器件。可编程逻辑器件

(ProgrammableLogicDevice)

简称PLD，是一种通用大规模集成电路，用于LSI和VLSI设计中，采用软件和硬件相结合的方法设计所需功能的数字系统。PLD的优点：价格较便宜，操作简便，修改方便2Y0=C⊙D如：用ROM实现：化成最小项之和形式，用地址译码器实现ABCD的所有最小项（16个），用或门阵列实现最小项之和（4个）。用PLD实现：化成最简与或表达式.用与门阵列实现所有的乘积项（8个），用或门阵列实现乘积项之和（4个）3PLD的分类：根据有无寄存功能：可编程组合逻辑器件可编程时序逻辑器件按内部电路组成：PLA（可编程逻辑阵列）

PGA（可编程门阵列）按编程方式：熔丝编程光擦编程电擦编程在线编程可擦除PLA和可擦除PGA统称为可擦除PLD,简称EPLD.4国际、国内通用逻辑图形符号三种基本连接5图8.1.1PLD电路中门电路的惯用画法

（a）与门（b）输出恒等于0的与门（c）或门

（d）互补输出的缓冲器（e）三态输出的缓冲器6一个基本的PLD结构图可实现2输入2输出的逻辑函数。78.2现场可编程逻辑阵列（FPLA）任何逻辑函数式都可变成与-或表达式，因此任何逻辑函数都能用一级与逻辑和一级或逻辑电路来实现。FPLA的组成Y0=C⊙D如要实现逻辑函数：由可编程的“与”逻辑阵列和可编程的“或”逻辑阵列及输出缓冲器组成8FPLA和ROM比较电路结构极为相似，都是由一个与逻辑阵列、一个或逻辑阵列和输出缓冲器组成，不同点：1、ROM的与逻辑阵列是固定的，而FPLA的与逻辑阵列是可编程的；2、ROM是与逻辑阵列是全译码，而FPLA与逻辑阵列能产生的乘积项比ROM少得多；3、规格表示：

ROM：容量=字数×位数

FPLA：输入变量数×与阵列输出端数×或阵列输出端数如：82S100规格为：16×48×8FPLA的优点：有效的提高了芯片的利用率9FPLA输出缓冲器可用三态输出结构，也可用OC结构，还可以用可编程的异或门结构（如图）。

图中XOR为输出极性控制编程单元：10

FPLA电路常用于实现组合逻辑电路，如前面所举例子，例1：有4个输入端，7个乘积项，2个输出，为4×7×2结构4×7×2DCW1W2W3F1F2D’2D’1W4W5W7BAW611但是如果在FPLA电路中增加了触发器的也可实现时序逻辑电路。如P407时序逻辑型FPLA电路结构。12例2:用FPLA与D触发器实现8421BCD计数器13可画出卡诺图列出方程现态4个，乘积项有8个，4个次态输出。为4×8×4结构。14阵列图4×8×4QAW1W2W3W4W5W7W6W8DDDDQBQCQDCPRDADBDCDD4个D触发器15双极型PAL：熔断法CMOSPAL：可多次擦除（紫外线擦除）PAL和触发器可构成时序电路8.3可编程阵列逻辑（ProgrammableArrayLogic，PAL）PAL的基本组成包括：输入互补缓冲;可编程与阵列；固定或阵列；特定的输出电路;尚未编程之前，与逻辑阵列的所有交叉点均有熔丝接通。编程即是将有用的熔丝保留，无用的熔丝熔断。16一、PAL的基本电路结构最简单的PAL电路结构形式，包含一个可编程的与逻辑阵列和一个固定的或逻辑阵列。17编程后的PAL电路18三、PAL的应用例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。十进制数二进制数Y0Y1Y2DCBA000001001000110020010100300111004010010050101100601100107011101081000010910010101010100101110110011211000011311010011411100011511110014×7×3可选用PAL14H414×16×141920例2

用PAL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。CPY3Y2Y1Y0CQ3Q2Q1Q0C0000001111110001011101200110110013001001101140110010011501110100016010101010170100010111811000001119110100010110111100000111111000001112101000101113101100100114100