TTL和CMOS的PAL器件

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯TTL和CMOS的PAL器件 從結(jié)構(gòu)上， PLD 器件可分三類： 一般用途的 PAL 器件（包括 GAL-FPGA 和 CPLD ） 用于狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)的可編程定序器 高密度的 LCA 器件 采納三種制備工藝 TTL 工藝 （應(yīng)用最廣泛，雙極性器件，速度很快，但不及 ECL ） CMOS 工藝 （功耗低，可以擦除，與 TTL 兼容或有兼器件） ECL 工藝 （放射極耦合器件 ） PAL 器件按功能分為四類 簡(jiǎn)潔組合型器件 簡(jiǎn)潔寄存器型器件 定序器 異步型器件 簡(jiǎn)潔組合型器件 具有基本陣列輸出結(jié)構(gòu)和可編程 I/O 輸出結(jié)構(gòu) PAL 器件均屬組合型 器件。 可供應(yīng)快

2、速、有效地簡(jiǎn)潔組合規(guī)律功能，從眾多的可選器件中， 用戶能為其應(yīng)用選擇合適的器件 五個(gè)基本特征用來(lái)區(qū)分這些器件 輸入端數(shù) 輸出端數(shù) 每個(gè)輸出后乘積項(xiàng)數(shù) 速度、傳輸延時(shí) 功耗 有些寄存器型器件可以用作組合型器件，只要將其所帶的觸發(fā)器旁路 即可，如 PAL22V10 。簡(jiǎn)潔組合型器件的結(jié)構(gòu)代碼如下： 簡(jiǎn)潔組合型器件的輸出結(jié)構(gòu) “ 與 ” 門共享的輸出結(jié)構(gòu) ： PAL 初級(jí)產(chǎn)品的輸出端數(shù)和輸出極性都是固定的，在輸出端 之間也不存在可共享的 ” 與 “ 門或乘積項(xiàng)。對(duì)于簡(jiǎn)單功能的規(guī)律設(shè)計(jì)，該類 PAL 就顯得無(wú) 能為力。其解決方法是使與門在輸出端共享，稱為 ” 乘積項(xiàng)共享 “ ，這種結(jié)構(gòu)使得乘積項(xiàng) 能在

3、各輸出之間進(jìn)行安排。 典型的 2 輸出共享 16 個(gè) ” 與 “ 門，不論是簡(jiǎn)單或是簡(jiǎn)潔的規(guī)律功能，只要所需相 “ 或 ” 的 乘積項(xiàng)小于 16 門，就可以將這兩個(gè)相鄰的輸出端安排給它們。 “ Xpandor 細(xì)胞單元輸出結(jié)構(gòu)： 由于 FPAL 器件的 ” 或 “ 陣列可編程，它的敏捷性取 決于其 “ 與 ” 門可由輸出端共享， 即 “ 與 ” 陣列輸出的乘積項(xiàng)可由任一個(gè)或全部的 “ 或 ” 門所共用。 VTI 公司引入 Xpandor 細(xì)胞單元輸出結(jié)構(gòu)， 2 個(gè)輸出可以同時(shí)使用安排 給它們的 2 組 “ 與 ” 門中的任意一組； 而在 “ 與 ” 門共享輸出結(jié)構(gòu)中，每個(gè) “ 與 ” 門只能

4、安排給共享 “ 與 ” 門輸出端的一個(gè)。細(xì)胞單元輸出結(jié)構(gòu)示意圖為： I1 、 I2 、 I3 、 I4 異或 輸出，如用該結(jié)構(gòu)， 只需四個(gè)與門便能實(shí) 現(xiàn)，否則需八個(gè) 簡(jiǎn)潔組合型 PAL 器件列表 ： 說(shuō)明 ： 某些器件有內(nèi)部反饋，將輸出引腳的信號(hào)回送用作輸入，與可編 程三態(tài)功能相結(jié)合，輸出引腳可用作輸出、輸入雙向 I/O 引腳。 大多數(shù)器件具有固定的輸出極性； AmPAL22P10 、 AmPAL18P8 、 PAL16P8 、 PAL20S10 和 AmPAL22XP10 則具有可編 程的輸出極性 PAL20S10 有一個(gè)特點(diǎn)，稱為 “ 積項(xiàng)換向 ” 或 “ 積相共享，它允許乘 積項(xiàng)在各輸出

5、之間進(jìn)行安排 AmPALXP 的每一輸出端都有內(nèi)在的異或門 簡(jiǎn)潔寄存器型器件 ： 一、在組合型器件的輸出端加上用于信號(hào)同步的寄存器所構(gòu)成的器 件等價(jià)于基本寄存器型 PAL 器件 二、全部這些器件都將觸發(fā)器的輸出作為輸入反饋到陣列。 三、可用于特別快速的小型狀態(tài)機(jī) 四、六個(gè)基本特征用來(lái)區(qū)分這些器件： 輸入端數(shù) 輸出端數(shù) 觸發(fā)器數(shù) 每個(gè)輸出的乘積項(xiàng)數(shù) 速度或最高時(shí)鐘頻率 n 功耗 寄存器型結(jié)構(gòu) ： 說(shuō)明 ： 大多數(shù)有專用的時(shí)鐘和輸出訪能引腳。象 PAL16K4 ，有一些專用的組合輸 出端，具有可編程的三態(tài)功能；只有寄存器型輸出端由輸出訪能掌握。 PAL22V10 、 AmPAL22RP10 系列及

6、 AmPAL22XRP10 ，都有可編程的三態(tài)輸 出端，假如需要的話，這些系列器件的時(shí)鐘引腳也可用作規(guī)律輸入。 PAL16X4 帶有一個(gè)附加的 “ 位 - 對(duì) ” 譯碼電路，特殊適用于算術(shù)操作。 比較簡(jiǎn)潔的器件都含有低電平有效輸出端。 PAL16RP8 系列、 PAL22V10 、 PAL22RP10 系列、 AmPAL22XP10 系列、 PAL20RS10 系列及 PAL32R16 系列 具有可編程極性。 PAL20RS10 系列和 PAL32R16 有 “ 積項(xiàng)換向 ” 的功能。 n PAL32R16 輸出端可以 8 個(gè)為一組通過(guò)編程而變成組合型輸出，此外，它還 有多個(gè)時(shí)鐘，使能輸入 T

7、TL 電平預(yù)置引腳。 PAL22V10 有兩個(gè)可編程的初始化乘積項(xiàng)，一個(gè)是同步預(yù)置項(xiàng)，另一個(gè)是 異步復(fù)位項(xiàng)，這兩個(gè)乘積項(xiàng)掌握全部的觸發(fā)器。 寄存器型 PAL 器件的結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)潔寄存器型 PAL 器件的缺陷 輸出結(jié)構(gòu)打算了難以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的規(guī)律功能 n 每個(gè)輸出端最多能使用 8 個(gè)與門 輸入端、寄存器輸出端、非寄存器輸出端之間的均衡性差 簡(jiǎn)潔寄存器型 PAL 沒(méi)有供應(yīng)重要的測(cè)試特征功能，即不管輸入狀態(tài)如何， 輸出寄存器能預(yù)置成任意給定狀態(tài) 增加的寄存器型 PAL 器件的預(yù)置功能 ： 設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際電路時(shí)，預(yù)置一般通過(guò)外圍電路實(shí)現(xiàn) 預(yù)置功能的實(shí)現(xiàn)方法之一是選取器件的一個(gè)輸入引腳，在外加信號(hào)的 驅(qū)動(dòng)下掌握寄

8、存器狀態(tài)的建立 如圖：電源通過(guò)電阻 R 緩慢地給電容 C 充電，開(kāi)頭時(shí) Pon 為 “ 低 ” 電平， PAL 全部的輸出寄存器均置成高電平 “ 1 ” ，之后 Pon 由 “ 低 ” 變 “ 高 ” ， PAL 則執(zhí)行正常的規(guī)律操作。 Q ： = /Pon+Pon * NORMAL FUNCTION 異或 PAL 輸出結(jié)構(gòu)和算術(shù)功能 PAL 結(jié)構(gòu) 在輸出寄存器前設(shè)置 “ 異或 ” 門對(duì)于實(shí)現(xiàn)諸如算術(shù)運(yùn)算和計(jì)數(shù)之類的操 作特殊有用。 當(dāng)計(jì)數(shù)器很簡(jiǎn)單時(shí)，一般 PAL 的器件可能沒(méi)有足夠的 “ 與 ” 門來(lái)構(gòu)造 它，而異或型 PAL 器件能解決這類問(wèn)題。一個(gè)四位計(jì)數(shù)器的輸出假定 為 Q 3 Q 2

9、 Q 1 Q 0 ，其最高位 Q3 的狀態(tài)打算于 Q 2 、 Q 1 、 Q 0 的狀態(tài)，即 Q 3 ： =Q 3 與（ Q 2 *Q 1 *Q 0 ）異或，利用異或 PAL 很簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)該規(guī)律； 在異或 PAL 器件的基礎(chǔ)上，增加反饋選通電路可以使算術(shù)運(yùn)算更易于 實(shí)現(xiàn)。 PAL16X4 和 PAL16A4 都具有反饋選通網(wǎng)絡(luò)。 定序器型器件 幾種寄存器 PAL 器件，由于增加了幫助功能，特殊適用 于狀態(tài)機(jī)應(yīng)用。 七個(gè)基本特征用來(lái)區(qū)分 輸入端數(shù) 輸出端數(shù) 觸發(fā)器的數(shù) 可能有的觸發(fā)器類型（ D ， T ， J-K ， S-K ，鎖存和 / 或掩埋）。 每個(gè)輸出的乘積項(xiàng)數(shù) 速度最大時(shí)鐘頻率 功耗 定

10、序器型結(jié)構(gòu) 說(shuō)明 PAL20X10 系列、 AmPAL20XRP 系列、 PAL22RX8 系列和 PAL3210 系 列，都帶有一個(gè)異或門，這使之能夠和 D 、 T 、 J-K 、或 R-S 觸發(fā)器一起 進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于 PAL20X10 的乘積項(xiàng)較小，最適用于計(jì)數(shù)器一類的應(yīng) 用； AmPAL20XRP10 系列、 PAL22KX98 系列和 PAL320X10 具有較多的乘積 項(xiàng)，更適用較簡(jiǎn)單的狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)。 AmPAL23S8 除了 8 個(gè)輸出寄存器外，還有 6 個(gè)永久隱埋的附加觸發(fā)器。 PAL32V10 和 PALC20M16 有若干觸發(fā)器，假如輸出端不需要它們，也 可被隱埋。假如觸發(fā)器被

11、隱埋，則對(duì)應(yīng)的輸出引腳可以當(dāng)成輸入端使 用。對(duì)于將內(nèi)部狀態(tài)機(jī)作為整個(gè)設(shè)計(jì)一部分的應(yīng)用，這些器件是最理 想的。 PAL32RX8 、 PAL3210 和 AmPAL23S8 具有總的預(yù)置和復(fù)位掌握， 這使得系統(tǒng)的初始化更簡(jiǎn)單。 AmPALC29M16 是一種電可擦除的器件，這是有特別敏捷的結(jié)構(gòu)， 幾乎全部的引腳都可作為輸入或輸出。輸入和輸出都可被寄存、 鎖存或組合，有兩個(gè)引腳可用作時(shí)鐘；器件還供應(yīng)總的預(yù)置和復(fù) 位功能。 有幾個(gè)觸發(fā)器可以隱埋以供應(yīng)內(nèi)部的狀態(tài)機(jī)，該器件與 HC 、 HCT 兼容。 異步型 PAL 器件 在有些應(yīng)用中，需要異步掌握的觸發(fā)器，為此已設(shè)計(jì)好幾種 PAL 器 件滿意這樣的需

12、要 。如 PAL20RA10 、 PAL16RA8 。 這些器件的主要由可編程的 “ 與陣列 ” 和固定的 ” 或陣列 “ 所驅(qū)動(dòng)的若干 個(gè)觸發(fā)器三部分組成。 D 型觸發(fā)器有各自的可編程時(shí)鐘、置位和復(fù)位線。它們具有可編程 的極性，而且觸發(fā)器能夠被旁路以構(gòu)成組合型輸出。 這些器件能夠用來(lái)代替隨機(jī)的分別規(guī)律、每個(gè)觸發(fā)器是獨(dú)立的。必 要時(shí)時(shí)鐘、 位、復(fù)位線可以由規(guī)律門掌握。 適用于一些無(wú)規(guī)章的門電路，以及本質(zhì)為異步的規(guī)律結(jié)構(gòu)。 異步 PAL 單元 由 MMI 公司推出的 “ 狀態(tài)機(jī)元細(xì)胞 ” 或叫 SMAC （ State-Machine-Atomic-Cell) 的異步 PAL 單元具有敏捷的結(jié)構(gòu) SMAC 含有 8 個(gè) “ 與 ” 門，只有 4 個(gè)乘積項(xiàng)組合起來(lái)構(gòu)成用戶規(guī)律，其余的 4 個(gè) “ 與 ” 項(xiàng)用來(lái)為觸發(fā)器和輸出三態(tài)門供應(yīng)時(shí)鐘、置位、復(fù)位和輸出訪能信號(hào) 每個(gè) SMAC 使用一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，除本身特性外，還有一個(gè)全局 輸出訪能信號(hào)和一個(gè)并行加載信號(hào)。 一塊 20 腳的芯片可容納 8 個(gè) SMAC 單元， 24 腳芯片可容納 10 個(gè) SMAC 單元， 每個(gè) SMAC 單元的輸出端開(kāi)啟或堵塞取決于全局輸出訪能信號(hào)和單元專用 輸出訪能信號(hào)的