45组合可编程逻辑器件-东北师范大学物理学院.pdf

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1、4.5.1 PLD的结构、表示方法及分类4.5.2 组合逻辑电路的PLD实现4.5 组合可编程逻辑器件概述 从逻辑功能的特点来看，数字电路可分为 通用型和专用型两种。前面介绍的都属于 通用型。如门电路、计数器、寄存器等。还有很多电路实现复杂逻辑功能，是为某 种用途专门设计的集成电路，称为专用集 成电路，简称ASIC。系统规模扩大，连接多、可靠性下降、功耗大、成本升高及占用空间大设计周期长，成本高及承担设计风险 可编程逻辑器件，简称PLD（Programmable Logical Device)。它属于通用器件，但它 的逻辑功能是由用户通过编程来设定的。PLD的集成度很高，足以满足一般数字系统

2、的要求。由由PLD编程的开发系统由硬件和软件两部分 构成。硬件为计算机、专用编程器等；软件 为集成开发软件、编程的开发系统由硬件和软件两部分 构成。硬件为计算机、专用编程器等；软件 为集成开发软件、ABEL、Verilog HDL、VHDL等语言。等语言。在系统可编程器件isp的编程更为简单，不 需专门的编程器，只要将计算机运行的编程 数据直接写入PLD即可。1.结构4.5.1 PLD的结构、表示方法及分类输出或门阵列与门阵列输入输出或门阵列与门阵列输入BAYZ可编程 与阵列可编程 与阵列固定或 阵列固定或 阵列乘积项乘积项2.表示法连接方式基 本 门 表 示 法&A B C D当浮栅上带有负

3、电荷时，则衬底表面感应的是正 电荷，这使得当浮栅上带有负电荷时，则衬底表面感应的是正 电荷，这使得MOS管的开启电压变高，如果给控制 栅加上同样的控制电压，管的开启电压变高，如果给控制 栅加上同样的控制电压，MOS管仍处于截止状态。管仍处于截止状态。SIMOS管利用浮栅是 否累积有负电荷来存 储二值数据。管利用浮栅是 否累积有负电荷来存 储二值数据。N沟道叠栅管沟道叠栅管(SIMOS)，其结构如下：，其结构如下：写入数据前，浮栅不带 电荷，要想使其带负电 荷，需在漏、栅级上加 足够高的电压写入数据前，浮栅不带 电荷，要想使其带负电 荷，需在漏、栅级上加 足够高的电压25V即可。即可。若想擦除，

4、可用紫外线或若想擦除，可用紫外线或X射线，距管子射线，距管子2厘米处照 射厘米处照 射15-20分钟。分钟。当浮栅上没有电荷时，给控制栅加上控制电压，当浮栅上没有电荷时，给控制栅加上控制电压，MOS管导通管导通.浮栅隧道MOS管 Flotox MOS可用电擦除信息，以字为单位，速度高，可重 复擦写可用电擦除信息，以字为单位，速度高，可重 复擦写1万次。万次。与与SIMOS的区别是：的区别是：浮栅延长区与漏区 浮栅延长区与漏区 N+之间的交叠处有 一个厚度约为之间的交叠处有 一个厚度约为80A(埃埃)的薄绝缘层。的薄绝缘层。快闪（Flash）叠栅 MOS管与SIMOS的区别是:1.闪速存储器存储

5、单元 MOS管的源极N+区大于漏 极N+区，而SIMOS管的源 极N+区和漏极N+区是对称 的；2.浮栅到P型衬底间的氧 化绝缘层比SIMOS管的更 薄。PROMPLAPALGAL低密度可编程逻辑器件低密度可编程逻辑器件（LDPLD）（LDPLD）EPLDCPLDFPGA高密度可编程逻辑器件高密度可编程逻辑器件（HDPLD）（HDPLD）可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（PLD）按集成密度分为3.PLD的分类 按结构分为按结构分为基于与基于与/或阵列结构的器件或阵列结构的器件SPLD（PROM、PLA、PAL、GAL）、）、CPLD（EPLD）,并称之 为并称之 为PLD。基于门阵列结构的器件（

6、基于门阵列结构的器件（FPGA）按编程工艺分为按编程工艺分为1.熔丝和反熔丝编程器件。如：熔丝和反熔丝编程器件。如：Actel的的FPGA器件。器件。2.SRAM 器件。如：器件。如：Xilinx的的FPGA器件。器件。3.UEPROM器件，即紫外线擦除器件，即紫外线擦除/电编程器件。电编程器件。如大多数的如大多数的EPLD器件。器件。4.EEPROM器件。如：器件。如：GAL、CPLD器件。器件。PROMPLAPAL4.5.2 组合逻辑电路的PLD实现1.PLABnAn“或”阵列（固定）SnCn+1“与”阵列(可编程)CnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnCBCABACCBACBACBACBAS1An Bn CnAn Bn CnAn Bn CnAn Bn CnAn BnAn CnBn Cn全加器2.PAL