数字电子技术基础：第8章 可编程逻辑器件.ppt

在数字电子技术中，可编程逻辑器件（PLD）是一种重要的技术，它允许用户根据需求定制逻辑功能，从而极大地提升了设计的灵活性和效率。本章主要探讨了第8章“可编程逻辑器件”的相关知识，包括概述、简单可编程器件和复杂可编程器件。 8.1 概述 PLD是一种预先制造的通用逻辑器件，其逻辑功能可以通过用户编程来确定。这种器件允许用户在软硬件平台上进行定制化设计，成为既是使用者也是设计者和制造者的角色。PLD的出现解决了传统逻辑系统随着规模增长带来的问题，如可靠性降低、成本增加、功耗上升和占用空间扩大。PLD的类型包括ROM、PROM、PLA、PAL、GAL、CPLD和FPGA等。 8.1.1 PLD的基本结构 PLD通常由与门阵列、或门阵列和乘积项输出电路组成。输入信号经过输入缓冲器，然后通过与门阵列和或门阵列形成所需的逻辑函数。输出既可以是低电平有效，也可以是高电平有效。PLD的连接方式有固定连接、可编程连接和断开连接，其中可编程连接可以改变逻辑功能。 8.1.2 PLD的分类 PLD按照可编程性可以分为： 1. 与阵列固定，或阵列可编程：如PROM（可编程只读存储器）和EPROM（可擦除编程只读存储器）。 2. 与、或阵列均可编程：如PLA（可编程逻辑阵列）。 3. 与阵列可编程，或阵列固定：如PAL（可编程阵列逻辑）和GAL（通用阵列逻辑）。 8.1.3 PLD的电路表示方法 在表示PLD的电路时，通常使用输入缓冲器、与门和或门的符号，以及固定连接、可编程连接和断开连接的特殊画法。 8.1.4 PLD的性能特点 使用PLD设计数字系统的优势在于： 1. 减小系统体积：单个PLD可以集成多个中小规模集成电路的功能。 2. 提升逻辑设计灵活性：不受标准逻辑器件功能限制。 3. 缩短设计周期：由于可编程性，设计时间大大减少。 8.2 简单可编程逻辑器件 8.2.1 PROM和PAL PROM是与阵列固定，或阵列可编程的器件，常用于实现简单的逻辑功能。PAL则与之相反，其与阵列可编程，或阵列固定，提供了更多的设计自由度。 8.2.2 PLA PLA是与、或阵列都可编程的器件，它的特点是能够实现简化后的乘积项之和，减少了所需的阵列规模。 8.2.3 GAL GAL是通用阵列逻辑，与PAL类似，但具有更高的灵活性，其输出结构可编程，能更好地满足复杂逻辑设计的需求。 8.3 复杂可编程逻辑器件 CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）是更高级别的PLD，它们提供了更大的逻辑资源，适用于实现复杂的数字系统。CPLD通常适合中等规模的设计，而FPGA则适用于大规模的、高性能的应用。 掌握PLD的基本知识，包括结构、分类、表示方法和性能特点，对于理解和设计数字系统至关重要。通过PROM、PLA、PAL、GAL、CPLD和FPGA等不同类型的PLD，工程师可以根据具体需求选择最适合的器件，实现高效、灵活的逻辑设计。