PAL 器件基本结构和工作原理

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1、第一节PAL器件的基本结构与工作原理PAL器件的基本结构是把一个可编程的“与”阵列的输出乘积项馈送至“或”阵列，PAL器件所实现的逻辑表达式具有“积之与”的形式，因而可以描述任意布尔传递函数。PAL器件从内部结构上可分成五种基本类型1.基本阵列结构2.可编程I/O结构3.带反馈的寄存器输出结构4.异或结构5.算术功能结构下图是PAL器件设计的一个2输入、1输出逻辑器件，其逻辑器件的逻辑表达式为：Output=(f1*I1+/f1)*(f2*/I1+/f2)*(f3*I2+/f3)*(f4*/I2+/f4)+(f5*I1+/f5)*(f6*/I1+/f6)*(f7*I2+/f7)*(f

2、8*/I2+/f8)式中f项反映了PAL器件“与”阵列的熔断丝状态。若熔丝被烧断，f=0;若熔丝未烧断，f=1;因此，未编程的PAL器件的所有熔丝均完好基本阵列结构的PAL器件：单纯地由“与”阵列与“或”阵列组成。其输出有三种配置形式：输出高电平有效，记作H；输出低电平有效，记作L；互补输出，记作C。输出形式的多样化，使得一块PAL芯片就能替代许多具有不同功能密度的组合逻辑块。可编程I/O结构的PAL器件：具有输出三态门与输出反馈的特点。“与”阵列的乘积项直接控制器件的输出。一个乘积项用来使能输出三态缓冲器，然后三态缓冲器将“积之与”项送到输出引脚，同时三态输出又反馈到“与”阵列。带

3、反馈的寄存器输出结构的PAL器件：当系统的时钟的上升沿到来时，每个“积之与”项存入一个D触发器。通过使能低电平有效的输出三态缓冲器，再将D触发器的输出Q送到输出引脚。/Q输出端则反馈到“与”阵列，这样的PAL器件能记忆原先的状态，从而实现状态机中的时序逻辑功能。如向上或向下计数、跳位、移位与分支等。异或结构的PAL器件：的特点是在输出部分增加了一个“异或门”，阵列的乘积与分割成2个与项，2个与项在在D触发器的输入端“异或”后，在系统时钟的上升沿到来时存入触发器。异或结构的PAL具有寄存器型PAL器件的所有特性。算术功能结构PAL器件：特点是在异或结构PAL的基础上增加了反馈选通电路，

4、2个与项在D触发器的输入端执行“异或”操作，可实现上次运算产生的进位与此次运算产生的结果之间的的“异或”。反馈选通电路可以对输入项B与D触发器的输出反馈项/A施行二元逻辑操作，以获得几种可能的逻辑组合，如（A+B）、（A+/B）、（/A+B）、（/A+/B）。(A+B)、(A+/B)、(/A+B)、(/A+/B)四种组合馈送到“与”阵列，并进行逻辑组合，便可以形成算术逻辑运算单元（ALU）或在控制器应用中所需的16种可能的逻辑乘积项。下图是通过对PAL“与”阵列编程就能实现16种不同的逻辑组合。16种逻辑组合的卡诺图：16种逻辑组合的产生:(A+B)、(A+/B)、(/A+B)、(/

5、A+/B)四种组合馈送到“与”阵列各厂商提供的PAL器件有三种产品1.FPAL：现场可编程阵列逻辑器件，芯片上以PAL作标记。芯片中的阵列结点采用高可靠性的钛-钨合金熔断丝连接，用户通过对芯片的编程写入所需要的逻辑；价格贵，适用于样机的研制与小批量使用。2.HMSI:(HardArrayLogicMediumScaleIntegration)器件，芯片上以HAL作标记。HMSI是一种以掩膜可编程PAL器件，采用标准的低功耗肖特基TTL技术。芯片中的阵列结点用铝熔断丝连接，价格贵便宜。用户只须将定义好的逻辑功能交给厂商以定制HAL芯片，适用于大批量使用.3.PMSI：(PALMediu

6、mScaleIntegration)器件，芯片上以PMSI作标记。PMSI与HMSI均采用门阵列结构去实现逻辑功能；二者的区别在于：HMSI是通过掩膜来实现逻辑功能，而PMSI则完全通过PAL器件本身的结构来实现.PAL20L10ACNSPAL22V10ACNTPAL20V10ACNTPAL20L8BCNSPAL16V8H-15GALCE168H-10