数字电路(康华光) (13)

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1、4.5组合可编程逻辑器件可编程逻辑器件是一种可以由用户定义和设置逻辑功能的器件。该类器件具有逻辑功能实现灵活、集成度高、处理速度快和可靠性高等特点。4.5.1PLD的结构、表示方法及分类与阵列或阵列乘积项和项PLD主体输入电路输入信号互补输入输出电路输出函数反馈输入信号或阵列经过三态门输出，构成组合方式输出；或阵列经过寄存器和三态门输出，构成时序方式输出。1、PLD的基本结构与阵列或阵列乘积项和项互补输入2.PLD的逻辑符号表示方法(1)连接的方式被编程接通单元固定连接，不可以编程改变编程实现断开状态(2)基本门电路的表示方式F1=A

2、•B•C与门或门ABCDF1ABC&LABC≥1LDF1=A+B+C+D三态输出缓冲器输出恒等于0的与门输出为1的与门输入缓冲器(3)编程连接技术PLD表示的与门熔丝工艺的与门原理图VCC+(5V)R3kWLD1D2D3ABCA、B、C有一个输入低电平0VA、B、C三个都输入高电平+5V5V0V5V低电平LVCCABCD5V5V5VL=A•B•C高电平连接连接连接断开A、B、C中有一个为0A、B、C都为1输出为0；输出为1。L=AC断开连接连接断开L=ABCXX器件的开关状态不同,电路实现逻辑函数也就不同101111(4)浮栅MOS管

3、开关用不同的浮栅MOS管连接的PLD，编程信息的擦除方法也不同。SIMOS管连接的PLD，采用紫外光照射擦除；FlotoxMOS管和快闪叠栅MOS管，采用电擦除方法。浮栅MOS管叠栅注入MOS(SIMOS)管浮栅隧道氧化层MOS(FlotoxMOS)管快闪(Flash)叠栅MOS管当浮栅上带有负电荷时，使得MOS管的开启电压变高，如果给控制栅加上VT1控制电压，MOS管仍处于截止状态。若要擦除，可用紫外线或X射线，距管子2厘米处照射15-20分钟。当浮栅上没有电荷时，给控制栅加上大于VT1的控制电压，MOS管导通。a.叠栅注入MOS(

4、SIMOS)管iDVT1VT2vGS浮栅无电子O编程前iDVT1VT2vGS浮栅无电子浮栅有电子O编程前编程后5V5VGND15V15VGND5V5VGND5V5VGND导通截止L=B•C连接连接断开断开连接连接断开断开1111浮栅延长区与漏区N+之间的交叠处有一个厚度约为80A(埃)的薄绝缘层——隧道区。当隧道区的电场强度大到一定程度，使漏区与浮栅间出现导电隧道，形成电流将浮栅电荷泄放掉。隧道MOS管是用电擦除的，擦除速度快。b.浮栅隧道氧化层MOS(FlotoxMOS)管结构特点:1.闪速存储器存储单元MOS管的源极N+区大于漏极

5、N+区，而SIMOS管的源极N+区和漏极N+区是对称的；2.浮栅到P型衬底间的氧化绝缘层比SIMOS管的更薄。c.快闪叠栅MOS管开关（FlashMemory)特点：结构简单、集成度高、编程可靠、擦除快捷。3.PLD的分类PROMPLAPALGAL低密度可编程逻辑器件（LDPLD）EPLDCPLDFPGA高密度可编程逻辑器件（HDPLD）可编程逻辑器件（PLD）（1）按集成密度划分为（2）按结构特点划分简单PLD(PAL，GAL)复杂的可编程器件(CPLD):CPLD的代表芯片如：Altera的MAX系列现场可编程门阵列(FPGA)与

6、阵列、或阵列均可编程(PLA)与阵列固定，或阵列可编程(PROM)与阵列可编程，或阵列固定(PAL和GAL等)（3）按PLD中的与、或阵列是否可编程分为三种：4.5.2组合逻辑电路的PLD实现例1：由PLA构成的逻辑电路如图所示，试写出该电路的逻辑表达式，并确定其逻辑功能。写出该电路的逻辑表达式：任何组合逻辑关系都可以变换成与或表达式，因此通过PLD的与、或阵列可以实现任何一个逻辑函数。AnBnCnAnBnAnCnBnCn全加器AnBnCnAnBnCnAnBnCn例2：试写出该电路的逻辑表达式。小结掌握可编程逻辑器件的表示方法。掌

7、握用PLD实现组合逻辑电路。作业作业：P1994.5.1课堂练习：P2004.5.3章小结1.熟练掌握组合逻辑电路的分析方法；2.熟练掌握组合逻辑电路的设计方法：（1）用门电路设计组合逻辑电路；（2）用组合逻辑器件（如：译码器、数据选择器）设计组合逻辑电路；（3）用PLD设计组合逻辑电路。3.掌握编码器、译码器、数据选择器、数值比较器和加法器的逻辑功能；学会查阅数据手册找所需的组合逻辑器件，且能正确使用。分别用74HC138、74HC153设计一个1位二进制全减器。（可适当的加门电路）习题讲解：解：先列出全减器的真值表：被减数A减数B

8、低位来的借位Ji差数S向高位的借位JO0000000111010110110110010101001100011111