2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路可编程阵列逻辑(PAL)

电路可编程阵列逻辑(PAL) 电路可编程阵列逻辑(PAL) 1) PAL的输出结构 (1) 专用输出结构 这种结构的输出端只能输出信号，不能兼做输入，例如四个乘积项的或非门输出结构如图9-28(a)所示。输入信号Ｉ经过输入缓冲器与“输入行”相连。 图中的输出部分采用或非门， 输出用O标记，表示低电平有效。若输出部分采用或门，则为高电平有效。有的器件还用互补输出的或门，则称为互补型输出。这种输出结构只适用于实现组合逻辑函数。目前常用的产品有PAL10H8(10输入，8 输出，高电平有效)、PAL10L8、 PAL16C1(16输入，1 输出，互补型)等。 第9章 存储器和可编程逻辑器件 图 9-26 时序型FPLA结构图 第9章 存储器和可编程逻辑器件 【 例 】试用 FPLA和JK触发器实现模 4 可逆计数器。 当X=0 时进行加法计数；X=1时进行减法计数。  解： 由给定的功能可画出模 4 可逆计数器的状态图如图 9-27(a)所示。 根据状态图可求得时序电路的激励方程和输出方程为 第9章 存储器和可编程逻辑器件 图 9-27 例 9-3模 4 可逆计数器 (a) 状态图； (b) 阵列图 第9章 存储器和可编程逻辑器件 图 9-28 PAL的四种输出结构 (a) 专用输出结构； (b) 可编程I/O结构； (c) 寄存器输出结构； (d) 异或型输出结构 第9章 存储器和可编程逻辑器件 图 9-28 PAL的四种输出结构 (a) 专用输出结构； (b) 可编程I/O结构； (c) 寄存器输出结构； (d) 异或型输出结构 第9章 存储器和可编程逻辑器件 (2) 可编程I/O结构 可编程I/O结构如图9-28(b)所示。图中，或门经三态缓冲器由I/O端引出，三态门受最上面一个与门所对应的乘积项控制，I/O端的信号也可经过缓冲器反馈到与阵列的输入。 当与门输出为“0”时，三态门禁止，输出呈高阻状态，I/O引脚作输入使用；当与门输出为“1”时，三态门被选通， I/O引脚作输出使用。这种结构的产品有PAL16L8、PAL20L10等。 第9章 存储器和可编程逻辑器件 (3) 寄存器输出结构 寄存器输出结构如图 9-28(c)所示。这种结构输出端有一个D触发器，在时钟上升沿作用下先将或门的输出(输入乘积项的和)寄存在D触发器的Q端，当使能信号EN有效时，Q端的信号经三态缓冲器反相后输出，输出为低电平有效。触发器的Q输出还可以通过反馈缓冲器送至与阵列的输入端， 因而这种结构的PAL能记忆原来的状态，从而实现时序逻辑功能。这种结构的PAL产品有PAL16R4、 PAL16R8 等。 第9章 存储器和可编程逻辑器件 (4) 异或型输出结构 异或型输出结构如图9-28(d)所示。其输出部分有两个或门，它们的输出经异或门进行异或运算后再经D触发器和三态缓冲器输出。这种结构不仅便于对与—或逻辑阵列输出的函数求反，还可以实现对寄存器状态进行保持操作。例如图9-28(d)中，P1=I, P2=Q, F=P1P2。当I=0时，D=F=0Q=Q， 所以Qn+1=Q，即时钟来到时触发器状态保持不变；当I=1时， D=F=1Q=Q，所以Qn+1=Q。这种结构的PAL产品有PAL20X4、 PAL20X8等。 PAL器件除了以上几种结构外，还有算术选通反馈结构。另外，PAL产品有 20 多种不同的型号可供用户选用。 第9章 存储器和可编程逻辑器件 2) PAL的特点 PAL器件是在FPAL器件之后第一个具有典型实用意义的可编程逻辑器件。 PAL和SSI、 MSI通用标准器件相比有许多优点： ① 提高了功能密度，节省了空间。 通常一片PAL可以代替 4~12 片 SSI或 2~4 片MSI。同时PAL只有 20 多种型号，但可以代替 90% 的通用SSI、MSI器件，因而进行系统设计时，可以大大减少器件的种类。② 提高了设计的灵活性，且编程和使用都比较方便。 ③ 有上电复位功能和加密功能，可以防止非法复制。 PAL的主要缺点是由于它采用了双极型熔丝工艺(PROM结构)，只能一次性编程，因而使用者仍要承担一定的风险。另外PAL器件输出电路结构的类型繁多，因此也给设计和使用带来一些不便。 第9章 存储器和可编程逻辑器件 4. 通用阵列逻辑(GAL) GAL是Lattice公司于1985年首先推