可编程逻辑器件LD讲义.ppt

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1、第六章可编程逻辑器件PLD可编程逻辑器件PLD概述可编程逻辑器件PLD的基本单元可编程只读存储器PROM和可编程逻辑阵列PLA可编程阵列逻辑PAL和通用阵列逻辑GAL高密度可编程逻辑器件HDPLD原理及应用现场可编程门阵列FPGA随机存取存储器RAM小结第一节可编程逻辑器件PLD概述PLD是70年代发展起来的新型逻辑器件。一、PLD的基本结构与门阵列乘积项PLD主体输入电路输入信号互补输入输出函数反馈输入信号或门阵列和项输出电路F2=B+C+D二、PLD的逻辑符号表示方法1.输入缓冲器表示方法AAA2.与门和或门的表示方法固定连接编

2、程连接F1=A•B•C×下图给出最简单的PROM电路图，右图是左图的简化形式。实现的函数为：固定连接点（与）编程连接点（或）三、PLD的分类1．与阵列固定，或阵列可编程：可编程只读存储器PROM可擦除编程只读存储器EPROMPLD基本结构大致相同，根据与或阵列是否可编程分为三类：2．与阵列，或阵列均可编程：可编程逻辑阵列PLA3．与阵列可编程，或阵列固定：可编程阵列逻辑PAL通用阵列逻辑GAL高密度可编程逻辑器件HDPLDABCBCA000001010111连接点编程时，需画一个叉。全译码1．与阵列固定，或阵列可编程2.与、或全编程

3、：代表器件是PLA（ProgrammableLogicArray）。在PLD中，它的灵活性最高。下图给出了PLA的阵列结构。由于与或阵列均能编程的特点，在实现函数时，所需的是简化后的乘积项之和，这样阵列规模比PROM小得多。××不像PROM那样与阵列需要全译码。3.与编程、或固定：代表器件PAL（ProgrammableArrayLogic）和GAL（GenericArrayLogic）。在这种结构中，或阵列固定若干个乘积项输出。×每个交叉点都可编程。F1F1为两个乘积项之和。各种PLD的结构特点第二节可编程逻辑器件PLD的基本单元

4、编程单元：PLD中用来存放数据的基本单元。非易失性有多种编程单元，其特点是掉电后信息不会丢失，它一般用于只读存储器。易失性单元：这种基本单元采用的是静态随机存储器（SRAM）结构，其特点是掉电以后信息就要丢失。以后讲到的现场可编程门阵列（FPGA）采用这种编程单元。非易失性单元：编程单元第二节可编程逻辑器件PLD的基本单元编程单元：PLD中用来存放数据的基本单元。编程方式一次编程：信息一次编程固定好，编程元件是PROM。多次编程：用户根据需要将数据储存在编程单元中，并可以多次写入和擦除，例如：UVEPROM、E2PROM以及闪速（F

5、lash）存储器等。编程单元采用的是浮栅技术。用熔丝型开关和反熔丝型开关作为编程单元A1A0Y1Y2Y3Y4十进制0001101100000001010010010149一、熔丝型开关0000004字×4位熔丝结构的PROM被选中的字线为高电平熔丝均被烧断A1A0Y1Y2Y3Y4十进制0001101100000001010010010149一、熔丝型开关111001熔丝均被烧断4字×4位熔丝结构的PROM二、反熔丝型开关用高压将PLICE介质击穿。击穿后呈低电阻。三、浮栅编程技术用浮栅编程技术生产的编程单元是一种能多次改写的ROM。

6、（一）叠栅型（SIMOS）存储单元问题：浮栅上的电荷无放电通路，没法泄漏。在70o环境中，全部电荷放完需100年。用紫外线照射芯片上的玻璃窗，则形成光电电流。UVEPROM芯片上开有一个石英玻璃窗口（二）隧道型（FLOTOX）储存单元电可改写只读存储器E2PROM，即电擦除、电编程的只读存储器。（三）闪速型（Flash）存储单元又称为快擦快写存储单元。（四）六管静态存储单元闪速存储单元的可再编程能力约为10万次左右，SRAM有无限制的再编程能力。第三节可编程只读存储器PROM和可编程逻辑阵列PLA一、可编程只读存储器PROMPROM

7、的结构是与阵列固定、或阵列可编程的PLD器件。对于有大量输入信号的PROM，比较适合作为存储器来存放数据，它在计算机系统和数据自动控制等方面起着重要的作用。例1：下图是一个8（字线）×4（数据）的存储器数据阵列图。对于较少的输入信号组成的与阵列固定、或阵列可编程的器件中，也可以很方便地实现任意组合逻辑函数。3线-8线译码器8×4存储单元矩阵输出缓冲器数据输出端地址码输入端字线由地址译码器选中不同的字线，被选中字线上的四位数据通过输出缓冲器输出。如当地址码A2A1A0＝000时，通过地址译码器，使字线P0＝1，将字线P0上的存储单元存

8、储的数据0000输出，即D0～D3＝0000。00010000将左图地址扩展成n条地址线，n位地址码可寻址2n个信息单元，产生字线为2n条，其输出若是m位，则存储器的总容量为2n×m位。EPROM有各种类型的产品，下图是紫外线擦除、电