PAL 器件基本結(jié)構(gòu)和工作原理

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1、第一節(jié)PAL器件的基本結(jié)構(gòu)與工作原理PAL器件的基本結(jié)構(gòu)是把一個(gè)可編程的“與”陣列的輸出乘積項(xiàng)饋送至“或”陣列，PAL器件所實(shí)現(xiàn)的邏輯表達(dá)式具有“積之與”的形式，因而可以描述任意布爾傳遞函數(shù)。PAL器件從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上可分成五種基本類型1.基本陣列結(jié)構(gòu)2.可編程I/O結(jié)構(gòu)3.帶反饋的寄存器輸出結(jié)構(gòu)4.異或結(jié)構(gòu)5.算術(shù)功能結(jié)構(gòu)下圖是PAL器件設(shè)計(jì)的一個(gè)2輸入、1輸出邏輯器件，其邏輯器件的邏輯表達(dá)式為：Output=(f1*I1+/f1)*(f2*/I1+/f2)*(f3*I2+/f3)*(f4*/I2+/f4)+(f5*I1+/f5)*(f6*/I1+/f6)*(f7*I2+/f7)*(f

2、8*/I2+/f8)式中f項(xiàng)反映了PAL器件“與”陣列的熔斷絲狀態(tài)。若熔絲被燒斷，f=0;若熔絲未燒斷，f=1;因此，未編程的PAL器件的所有熔絲均完好基本陣列結(jié)構(gòu)的PAL器件：?jiǎn)渭兊赜伞芭c”陣列與“或”陣列組成。其輸出有三種配置形式：輸出高電平有效，記作H；輸出低電平有效，記作L；互補(bǔ)輸出，記作C。輸出形式的多樣化，使得一塊PAL芯片就能替代許多具有不同功能密度的組合邏輯塊。可編程I/O結(jié)構(gòu)的PAL器件：具有輸出三態(tài)門與輸出反饋的特點(diǎn)?！芭c”陣列的乘積項(xiàng)直接控制器件的輸出。一個(gè)乘積項(xiàng)用來(lái)使能輸出三態(tài)緩沖器，然后三態(tài)緩沖器將“積之與”項(xiàng)送到輸出引腳，同時(shí)三態(tài)輸出又反饋到“與”陣列。帶

3、反饋的寄存器輸出結(jié)構(gòu)的PAL器件：當(dāng)系統(tǒng)的時(shí)鐘的上升沿到來(lái)時(shí)，每個(gè)“積之與”項(xiàng)存入一個(gè)D觸發(fā)器。通過(guò)使能低電平有效的輸出三態(tài)緩沖器，再將D觸發(fā)器的輸出Q送到輸出引腳。/Q輸出端則反饋到“與”陣列，這樣的PAL器件能記憶原先的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)中的時(shí)序邏輯功能。如向上或向下計(jì)數(shù)、跳位、移位與分支等。異或結(jié)構(gòu)的PAL器件：的特點(diǎn)是在輸出部分增加了一個(gè)“異或門”，陣列的乘積與分割成2個(gè)與項(xiàng)，2個(gè)與項(xiàng)在在D觸發(fā)器的輸入端“異或”后，在系統(tǒng)時(shí)鐘的上升沿到來(lái)時(shí)存入觸發(fā)器。異或結(jié)構(gòu)的PAL具有寄存器型PAL器件的所有特性。算術(shù)功能結(jié)構(gòu)PAL器件：特點(diǎn)是在異或結(jié)構(gòu)PAL的基礎(chǔ)上增加了反饋選通電路，

4、2個(gè)與項(xiàng)在D觸發(fā)器的輸入端執(zhí)行“異或”操作，可實(shí)現(xiàn)上次運(yùn)算產(chǎn)生的進(jìn)位與此次運(yùn)算產(chǎn)生的結(jié)果之間的的“異或”。反饋選通電路可以對(duì)輸入項(xiàng)B與D觸發(fā)器的輸出反饋?lái)?xiàng)/A施行二元邏輯操作，以獲得幾種可能的邏輯組合，如（A+B）、（A+/B）、（/A+B）、（/A+/B）。(A+B)、(A+/B)、(/A+B)、(/A+/B)四種組合饋送到“與”陣列，并進(jìn)行邏輯組合，便可以形成算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）或在控制器應(yīng)用中所需的16種可能的邏輯乘積項(xiàng)。下圖是通過(guò)對(duì)PAL“與”陣列編程就能實(shí)現(xiàn)16種不同的邏輯組合。16種邏輯組合的卡諾圖：16種邏輯組合的產(chǎn)生:(A+B)、(A+/B)、(/A+B)、(/

5、A+/B)四種組合饋送到“與”陣列各廠商提供的PAL器件有三種產(chǎn)品1.FPAL：現(xiàn)場(chǎng)可編程陣列邏輯器件，芯片上以PAL作標(biāo)記。芯片中的陣列結(jié)點(diǎn)采用高可靠性的鈦-鎢合金熔斷絲連接，用戶通過(guò)對(duì)芯片的編程寫入所需要的邏輯；價(jià)格貴，適用于樣機(jī)的研制與小批量使用。2.HMSI:(HardArrayLogicMediumScaleIntegration)器件，芯片上以HAL作標(biāo)記。HMSI是一種以掩膜可編程PAL器件，采用標(biāo)準(zhǔn)的低功耗肖特基TTL技術(shù)。芯片中的陣列結(jié)點(diǎn)用鋁熔斷絲連接，價(jià)格貴便宜。用戶只須將定義好的邏輯功能交給廠商以定制HAL芯片，適用于大批量使用.3.PMSI：(PALMediu

6、mScaleIntegration)器件，芯片上以PMSI作標(biāo)記。PMSI與HMSI均采用門陣列結(jié)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)邏輯功能；二者的區(qū)別在于：HMSI是通過(guò)掩膜來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯功能，而PMSI則完全通過(guò)PAL器件本身的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn).PAL20L10ACNSPAL22V10ACNTPAL20V10ACNTPAL20L8BCNSPAL16V8H-15GALCE168H-10