第8章 可编程逻辑器件ppt课件.ppt

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1、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）8.3可编程阵列逻辑（PAL）8.4通用阵列逻辑（GAL）8.5可擦除的可编程逻辑器件（EPLD）8.6现场可编程门阵列（FPGA）8.7PLD的编程8.8在系统可编程逻辑器件（ISP－PLD）1教学学时：6教学内容与重点：本章的重点在于介绍PLD的特点、原理和应用。重点内容有FPLA、PAL、GAL、EPLD、FPGA等各种PLD器件的结构特点、工作原理和使用方法，并介绍编程方法。教学目的：让学生了解各种PLD器件的结构特点、使用方法。学会用PLD器件设计数字电路。28.1概述数字集成电路可编程逻辑器件3图8.1.1P

2、LD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48.2现场可编程逻辑阵列（FPLA）任何一个逻辑函数都可以写成与或表达式的形式。所以FPLA由可编程的与阵列和或阵列以及输出缓冲电路构成。如图8.2.1图8.2.1FPLA的基本电路结构1.FPLA基本结构5FPLA的规格用输入变量数、与阵列输出端数和或阵列输出端数的乘积来表示。具有熔丝和叠栅注入式MOS两种编程单元。如：82S100是一个双极型熔丝编程单元，其规格为16×48×8为了控制输出的极性，还经常采用带可编程异或的输出结构，如图8.2.2.图8.2.2FPL

3、A的异或输出结构XOR=1，倒相XOR=0，不倒相62.时序逻辑型FPLA基本结构图8.2.3时序逻辑型FPLA的电路结构MPR/OE功能00输出选通01输出选通触发器清010输出选通11输出禁止可编程模式78.3可编程阵列逻辑（PAL）PAL是70年代后期开始推出的一种PLD器件，采用双极型工艺，熔丝编程。8.3.1PAL器件的基本电路结构图8.3.1PAL器件的基本电路结构8图8.3.2编程后的PAL电路(8.3.1)98.3.2PLA的几种输出电路结构和反馈形式一、专用输出结构图8.3.3具有互补输出的专用输出结构这种专用输出结构只能用来编程产生组合逻辑电路。常用器件有：PAL1

4、0H8,PAL14H4PAL10L8,PAL14L4PAL16C1,10二、可编程输入输出结构图8.3.4PAL的可编程输入/输出结构高阻输出时，I/O可做输入端使用例如PAL16L8、PAL20L10等图8.3.5带有异或门的可编程输入/输出结构11三、寄存器输出结构图8.3.6PAL的寄存器输出结构利用寄存器输出结构PAL芯片，可以方便的构成各种时序电路。常用芯片有PAL16R4、PAL16R6、PAL16R8等。12四、异或输出结构图8.3.7PAL的异或输出结构常用芯片有PAL20×4、PAL20×8、PAL20×10等。I1Q1I113五、运算选通反馈结构图8.3.8PAL的

5、运算选通反馈结构14图8.3.9产生16种算术、逻辑运算的编程情况1516171819当采用PAL16R4时，触发器的输出和表8.3.2中Y信号反相，转换后得到表8.3.3.化简后得到状态方程组为图8.3.11例8.3.2输出状态的卡诺图20因此得到D触发器的驱动方程输出方程(8.3.4)(8.3.5)编程后的PAL16R4如图8.3.1221图8.3.12例8.3.2中编程后的PAL16R4的逻辑图228.4通用阵列逻辑（GAL）为了克服PAL器件存在的缺点LATTICE公司于1985年首先推出了另一种新型的可编程逻辑器件——通用阵列逻辑GAL。特点:●采用电可擦除的CMOS（E2C

6、MOS）制作.●输出端设置了可编程的输出逻辑宏单元OLMC（系OutputLogicMacroCell的缩写）。通过编程对OLMC编程，实现各种输出电路工作模式，从而增强了器件的通用性。23图8.4.1GAL16V8的电路结构图8.4.1GAL电路结构（以GAL16V8为例）1.基本结构●32×64位可编程与阵列●8个OLMC逻辑宏单元●10个输入缓冲器●8个三态输出缓冲器●8个反馈/输入缓冲器●组成或阵列的8个或门包括在8个OLMC中242.编程单元●每个与阵列的编程交叉点上，都是E2MOS编程单元。如图图8.4.2由3个编程单元构成的与门25图8.4.3GAL16V8编程单元的地址

7、映像移位脉冲编程数据输入32行与阵列，每行对应64位编程点电子标签，存放各种编程信息，如器件编号、编程日期、电路名称、编程次数等设定OLMC的工作模式和64个乘积项的禁止加密编程后，不能读出验证和进一步编程（对应64个与项）编程后，整体擦除268.4.2输出逻辑宏单元OLMC1.OLMC的基本结构图8.4.4OLMC的结构框图三态控制选择反馈数据选择第一乘积项选择输出模式选择○根据ACO和AC1(n)的状态决定OLMC是工作在组合输出模式还是寄