PLD的基本结构如图2.1.1所示。其中,“与”阵列用以产生“与”逻辑项(乘积项),“或”阵列用以把所有与门输出的乘积项构成“与唱或”形式的逻辑函数。“与”阵列和“或”阵列是
电路的主体,主要用来实现组合逻辑函数。输入由缓冲器组成,它使输入信号具有足够的驱动能力并产生互补输入信号。输出电路可以提供不同的输出方式,如直接输出(组合方式)或通过寄存器输出(时序方式)。此外,输出端口上往往带有三态门,通过三态门控制数据直接输出或反馈到输入端。
PLD有多种结构形式和制造工艺,不同厂商生产的可编程逻辑器件又有不同的型号和名称,下面简单介绍低密度和高密度可编程逻辑器件的基本结构和特点。
(1)PROM。即可编程只读存储器,其基本结构是“与”阵列固定、“或”阵列可编程,PROM采用熔丝工艺编程,只能写一次,不可以擦除或重写。随着技术的发展和应用要求,又出现了EPROM(紫外线擦除存储器)和EEPROM(电擦除存储器)。
(2)PLA。PLA是“与或”阵列结构器件,它是“与”阵列和“或”阵列均可编程。由于器件的资源利用率低,现在已经不常使用。
(3)PAL。PAL是“与或”阵列结构器件,它包括一个可编程的“与”阵列和一个固定的“或”阵列,其中“与”阵列的编程特性可以使输入项增多,而“或”阵列的固定使器件结构简单。PAL具有多种输出结构形式,因而其型号最多。
(4)GAL。GAL是在PAL器件结构的基础上产生新一代器件,其结构与PAL一样,也是由一个可编程的“与”门阵列去驱动一个固定的“或”门阵列,但它的输出单元的结构完全不同。GAL器件的每个输出引脚都接有一个输出逻辑宏单元(OLMC),这些宏单元可由设计者通过编程进行不同模式的组合,因而为设计提供了高度的灵活性。与PAL器件相比,GAL器件由于采用了先进的E2CMOS工艺,数秒内即可完成芯片的擦除和编程过程,并可反复改写。而PAL器件采用的是熔丝工艺的编程技术,每只芯片只能编程一次,一旦编程后不能再改写,GAL是产品开发中的理想器件。
综上所述,根据“与或”阵列电路中只有部分电路可以编程或组态,因此,PROM、PLA、PAL和GAL四种PLD电路的结构特点可总结如表2.1.1所示。
由于EPLD和CPLD是在GAL的基础上发展起来的,其结构也是“与”阵列可编程“或”阵列固定。
