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《数字逻辑-张少敏课件第9章 第九章(3).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三节可编程阵列逻辑(PAL)图9-19是4输入4输出的PAL器件的内部逻辑电路。该电路尚未经编程,图中的“×”号表示熔丝。在交叉点上有“×”号,表示纵线和横线在该点处连接状态;无“×”号,表示不连接。或阵列的“×”号是固定的,与阵列的“×”号可被编程,可按程序规定取消或保留与阵列的“×”号,即是说可编程规定与阵列中的每一个结点的连接状态。该图所示PAL为4×8×4PAL,即该PAL有4个输入,8个乘积项,4个输出。用它可以实现4个变量逻辑函数。一、PAL的基本结构返回图9-194输入4输出的PAL器件的内部电路返回例9-7试用3×6×3PAL实现
2、下列函数:O0=I0I1+I0I1O1=I0I1+I0I1O2=I0I2+I0I1I2解:给出的逻辑表达式已经是最简的,故无需化简。它是一个有3个输入变量、3个输出的逻辑函数,而乘积项只有6个。这样3×6×3PAL就可以充分得到利用。编程后的连线图如图9-20所示。返回图9-20编程后的连线图返回二、PAL的输出和反馈结构PAL在与或门阵列的基础上,增加了多种输出及反馈电路,便构成了各种型号的PAL器件。概括起来输出及反馈电路有以下四种结构。1.专用输出结构图9-21示出了PAL的专用输出结构。它是在基本门阵列的基础上加入反相器,即输出部分采用或非
3、门构成。这种结构的输出为低电平有效。前述基本门阵列的输出部分是或门,因此,它的输出为高电平有效。另外,有的PAL还采用了互补输出结构。专用输出结构的PAL的特点是与阵列编程之后,输出只由输入来决定,适用于组合电路,故专用输出结构也称作基本组合输出结构。图9-21PAL的专用输出结构图2.可编程I/O电路如图9-22所示,该电路的输入/输出信号可由程序规定,既可编程为高电平有效,也可编程为低电平有效。允许用一个乘积项信号控制三态缓冲器,用多个乘积项信号控制输出结果。而输出信号又可反馈到阵列,作为一个输入信号使用。在三态门开通时,I/O引脚有输出信号(
4、受阵列驱动),而在三态门关断时,该I/O引脚可作为输入引脚使用,从而就改变了输入/输出功能。这对于移位操作、传送串行数据等场合颇为有用。图9-22编程I/O电路3.带反馈的寄存器输出电路如图9-23所示,在系统时钟的上升沿,“乘积之和”信号存入一个D触发器,然后,触发器的Q输出端可通过使能三态缓冲器而被选通至输出引脚。而Q端输出信号可反馈到阵列作为一个输入信号来使用。该反馈使PAL电路能记忆先前的状态,并根据该状态改变功能。该PAL电路适用于执行进位、借位、移位、跳转、分支等功能,运行速度可高达25MHz。图9-23带反馈的寄存器输出电路4.异或电
5、路如图9-24所示,在该电路中乘积之和信号在D触发器的输入端进行异或运算。该异或电路的PAL器件适用于实现计数器及状态机的“保持”(踏步)等操作。图9-24异或电路新型的PAL器件具有更大的灵活性,第一种类型如图9-25所示。图9-25新型PAL电路之一该电路的特点如下:输出极性可编程——当异或门的输出端极性熔丝熔断时,若输入为低有效则异或门输出是高有效,因此,输出为高有效。类似地,当极性熔丝保留时,输出为低有效。时钟可编程——每组信号中有一个乘积项信号连接到R-S寄存器的时钟端,用户可借此对时钟编程。复位与置位可编程——有两个乘积项信号分别用于作
6、复位、置位信号。当置位信号高时,寄存器输出为逻辑1,当复位信号高时,寄存器输出为逻辑0。寄存器旁路可编程——当复位与置位信号同时为高时,乘积之和信号不寄存,直接送到输出端,从而可选择输出工作模式。第二种新型PAL电路是乘积项公用电路,其如图9-26所示。16个乘积项信号同时送到两个输出单元的异或门,因此,每个输出单元可分时使用上述乘积项中的每一个信号。图9-26乘积项公用电路三、PAL的应用使用PAL进行逻辑电路设计时,其设计过程如下:1.选型由于PAL器件有多种类型,性能各异,因此在进行逻辑电路设计时,应根据电路的要求,选择合适的芯片,与或输出型
7、芯片可选作组合逻辑电路;带三态输出的I/O输出型、寄存器输出型等宜作时序、运算电路。例如,用PAL14L4作为逻辑门电路,用PAL16X4作为比较器,用PAL16R4作为移位寄存器,用PAL16A4作为ALU和累加器等。当选好类型后,则根据输入输出所需引脚选择合适的芯片。返回2.列写逻辑函数表达式设计的下一步是根据设计要求列写逻辑方程,并化简成最简与或表达式。如果PAL输出的工作电平是低电平,还需用摩根定律改变输出方程的极性。为了验证逻辑方程的正确性,还应列出其真值表及说明。3.进行编程根据逻辑方程及真值表,将PAL内部与阵列相应的熔丝点烧断或保留
8、,就完成了PAL的设计。由于PAL内部的熔丝点数以千计,因此人工决定烧断或保留是十分困难的。有专门的计算机辅助对PAL进行
