数字电子技术基础第五版第八章-阎石、王红、清华大学
课件数字电技术基础第五版教学课件清华大学阎石王红.ppt
0 0
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2.特性方程 : Q* D
3.状态转换图
4.符号
。。。。
《数字电子技术基础》第五版
逻辑功能： 是 Q * 与输入及 Q 在CLK作用后稳态之间的关系 （RS, JK, D, T）
电路结构形式： 具有不同的动作特点（转换状态的动态过程） （同步，主从，边沿）
《数字电子技术基础》第五版
( 5 )有异步置1，置0端
二、动作特点 Q * 变化发生在 clk的上升沿（或下降沿） ， Q * 仅取决于上升沿到达时 输入的状态，而与此前 、后的状态无关
《数字电子技术基础》第五版
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
5.6.1 触发器按逻辑功能的分类 时钟控制的触发器中 由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（ Q * ）随输 入变化的规则不同
J K CLK
Q S 主 R Q’ 从
Q Q’
《数字电子技术基础》第五版
J Q S 主 R Q’ 从 Q
K
CLK
Q’ (1)若J 1, K 0则clk 1时，
Q* 1 “主”保持 , 1 * Q 0，“主” 1
Q* 1，“主” 0 * Q 0，“主”保持 0
1. 主从 SR 触发器 ( 1 )clk 1时，“主”按 S , R翻转，“从”保持 ( 2 )clk下降沿到达时，“主” 保持， “从”根据“主”的状 态翻转 所以每个 clk周期，输出状态只可能 改变一次
0
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0
1*
1
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1*
《数字电子技术基础》第五版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q * 也是确定的
阎石《数字电子技术基础》(第5版)(章节题库 可编程逻辑器件)【圣才出品】
第8章 可编程逻辑器件一、选择题1．（多选）关于PROM和PAL的结构，以下叙述正确的是（）。
A.PROM的与阵列固定，不可编程B.PROM与阵列、或阵列均不可编程C.PAL与阵列、或阵列均可编程D.PAL的与阵列可编程【答案】AD【解析】PROM由存储矩阵、地址译码器和输出电路组成。
其中与阵列是固定的，不可编程，初始时所有存储单元中都存入了1，可通过将所需内容自行写入PROM而得到要求的ROM，PROM的内容一经写入以后（改变的是或阵列），不能修改。
PAL器件由可编程的与逻辑阵列、固定的或逻辑阵列和输出电路三部分组成。
二、填空题1．与PAL相比，GAL器件有可编程的输出结构，它是通过对______行编程设定其______的工作模式来实现的，而且由于采用了______的工艺结构，可以重复编程，使它的通用性很好，使用更为方便灵活。
【答案】机构控制字；输出逻辑宏单元；E2CMOS2．PAL是______可编程，EPROM是______可编程。
【答案】与阵列；或阵列3．GAL 是______可编程，GAL 中的OLMC 称______【答案】与阵列；输出逻辑宏单元4．在图8-1所示的可编程阵列逻辑（PAL ）电路中，Y 1＝______，Y 3＝______。
图8-1【答案】；123234134124I I I I I I I I I I I I +++12I I ⊕【解析】×表示连通，在一条线上的×表示与，然后通过或门连接在一起。
三、简答题1．如图8-2所示为PAL16L8的一部分电路，试分析该电路，写出电路在X 控制下的函数F 对应于输入A 、B 、C 的逻辑表达式。
图8-2答：当X＝0时，F所在三态门选通；X＝1时，三态门关闭。
故该电路的逻辑关系式为：。
2．下面图8-3所示的3个卡诺图代表3个4变量逻辑的逻辑函数。
（1）用PROM实现，画出码点矩阵图；（2）用PLA实现，画出码点矩阵图。
数字电子技术基础第五版
(1000 1111 1010 1100 0110 )2
《数字电子技术基础》第五版
五、八进制数与二进制数的转换
例：将(011110.010111)2化为八进制
(011 110. 010 111 )2
(3 6 . 2 7)8
例：将(52.43)8化为二进制
(5
2 . 4
3)8
(101 010 . 100 011 )2
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》（第五版）教学课件
清华大学 阎石 王红
联系地址：清华大学 自动化系 邮政编码：100084 电子信箱：wang_hong@ 联系电话：(010)62792973
《数字电子技术基础》第五版
第一章
数制和码制
《数字电子技术基础》第五版
1 2 3 4 7
k n 2 n1 k n1 2 n 2 k1 2( k n 2 n 2 k n1 2 n3 k 2 ) k1
0
故 (173)10 (10101101 )2
5 6
《数字电子技术基础》第五版
二、十－二转换
1 2 m ( S ) k 2 k 2 k 2 10 1 2 m 小数部分: 左右同乘以 2
1.1 概述 数字量和模拟量
• 数字量：变化在时间上和数量上都是不连 续的。（存在一个最小数量单位△） • 模拟量：数字量以外的物理量。 • 数字电路和模拟电路：工作信号，研究的 对象，分析/设计方法以及所用的数学工具 都有显著的不同
《数字电子技术基础》第五版
数字量和模拟量
• 电流值来表示信息
《数字电子技术基础》第五版
1.4二进制数运算
1.4.2 反码、补码和补码运算
阎石《数字电子技术基础》(第5版)(课后习题 可编程逻辑器件)【圣才出品】
第8章 可编程逻辑器件8.1试分析图8-1的与-或逻辑阵列，写出Y 1、Y 2、Y 3与A 、B 、C 、D 之间的逻辑函数式。
图8-1解：Y 1、Y 2、Y 3与A 、B 、C 、D 之间的逻辑函数式分别为：Y 1＝A'＋B ＋C ＋D'Y 2＝AB ＋A'B'＋CD'＋C'DY 3＝ABCD ＋A'B'C'D'8.2试分析图8-2的与-或逻辑阵列，写出Y 1、Y 2与A 、B 、C 、D 之间的逻辑关系式。
图8-2解：Y1、Y2与A、B、C、D之间的逻辑关系式分别为：Y1＝（AB'＋A'B＋CD）'当AB＝1时，Y2＝（CD'＋C'D）'，否则Y2呈现高阻态。
8.3 试分析图8-3中由PAL16L8构成的逻辑电路，写出Y1、Y2、Y3与A、B、C、D、E之间的逻辑关系式。
图8-3解：Y1、Y2、Y3与A、B、C、D、E之间的逻辑关系式分别为：Y1＝（A'B'＋A'C'＋A'D'＋A'E'＋B'C'＋B'D'＋B'E'＋C'D'＋C'E'＋D'E'）'Y2＝ABCD＋ACDE＋ABCE＋ABDE＋BCDEY 3＝ABCDE8.4 用PAL16L8产生如下一组组合逻辑函数。
画出与-或逻辑阵列编程后的电路图。
PAL16L8的电路图见图8-3。
解：先将组合逻辑函数化为与-或-非形式。
得到用PAL16L8的实现如图8-4所示。
图8-48.5 试分析图8-5给出的用PAL16R4构成的时序逻辑电路，写出电路的驱动方程、状态方程、输出方程，画出电路的状态转换图。
工作时，11脚接低电平。
图8-5解：若11脚接低电平，电路正常工作。
数字电子技术第八章,清华教材阎石主编
数字电⼦技术第⼋章,清华教材阎⽯主编第⼋章习题⼀、填空题1、⼀个10位地址码、8位输出的ROM，其存储容量为或。
2、将⼀个包含有32768个基本存储单元的存储电路设计16位为⼀个字节的ROM。
该ROM有根地址线，有根数据读出线。
⼆、综合题1、试写出图6-1所⽰阵列图的逻辑函数表达式和真值表，并说明其功能。
01F2F3图6-1 例6-1逻辑图2、试⽤256×4位的RAM扩展成1024×8位存储器。
3、下列RAM各有多少条地址线？⑴512×2位⑵1K×8位⑶2K×1位⑷16K×1位⑸256×4位⑹64K×1位4、写出由ROM所实现的逻辑函数的表达式。
(8分)Y1Y25、四⽚16×4RAM 和逻辑门构成的电路如图6-7所⽰。
试回答：AB AB 4AB AB 0地址线数据线图6-7 多⽚RAM 级联逻辑图⑴单⽚RAM 的存储容量，扩展后的RAM 总容量是多少？⑵图6-7所⽰电路的扩展属位扩展，字扩展，还是位、字都有的扩展？⑶当地址码为00010110时，RAM0~RAM3，哪⼏⽚被选中？6.⽤ROM 设计⼀个组合逻辑电路，⽤来产⽣下列⼀组逻辑函数。
画出存储矩阵的点阵图。
D C B A D C B A D C B A D C B A Y +++=1 D C B A D C B A D C B A D C B A Y +++=2 D C B D B A Y ??+??=3D B D B Y ?+?=47、画出实现下⾯双输出逻辑函数的PLD 表⽰。
D C AB CD B A D C B A D C B A D C B A f ABCC B A C B A C B A f ),,,( ),,(21+++=++=三、简答题1、可编程逻辑器件是如何进⾏分类的？2、GAL16V8的OLMC 中4个数据选择器各有多少功能？3、ROM 和RAM 有什么相同和不同之处？ROM 写⼊信息有⼏种⽅式？4、为什么⽤ROM 可以实现逻辑函数式？第⼋章习题答案⼀、填空题1、2138K 2、11 16 ⼆、综合题1、解：根据与阵列的输出为AB 的最⼩项和阵列图中有实⼼点·为1，⽆·为0，可以写出AB W F ==30B A AB B A B A W W W F +=++=++=3211B A B A B A F ⊕=+=2AB B A B A B A B A W W W F =+=++=++=2103从上述逻辑表达式可以看出，图6-1所⽰阵列图实现了输⼊变量A 、B 的四种逻辑运算：与、或、异或和与⾮。
数字电子技术基础第五版第九章 阎石 王红 清华大学
《数字电子技术基础》第五版
迅速转为T1截止，T2导通 VO VOL
VT+ VE 2 + 0.7V VT+ VE1 + 0.7V
VE1
VE2
(Vcc
-VCES 2 )
R4 R3 + R4
VE1
(Vcc
-VCES1 )
R4 R2 + R4
2. 器件实例 74 13
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2、性能参数计算 输出脉冲宽度 输出脉冲幅度 恢复时间 分辨时间
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《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
二、积分型 G1和G2为TTL门
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* 稳态下：VI 0,VO 1, (VO1 VOH ),VA VOH； *VI 后，VO 0,进入暂稳态，VO1 0,C开始放电；
《数字电子技术基础》第五版
10.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器
T
T1
+ T2
RC ln VDD VDD
-VT -VT +
+
RC
ln VDD VDD
-VT + -VT -
T
T1 + T2
R2C
ln
VDD VDD
-VT -VT +
+
R1C
ln
VDD VDD
-VT + -VT -
10.4.5 石英晶体多谐振荡器
-（VDD
-VT-)
R1
R1 + R2
VT -
(1 -
R1 R2
)VTH
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一、基本结构
1. IOB 2. CLB 3. 互连资源 4. SRAM
1. IOB
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可以设置为输入/输出； 输入时可设置为：同步（经触发器）
异步（不经触发器）
2. CLB
《数字电子技术基础》第五版
本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路 将许多CLB组合起来，可形成大系统
8.4.3 GAL的输入和输出特性
GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件
GAL输出缓冲级
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8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD
一、结构特点 相当于 “不-或”阵列（PAL） + OLMC
二、采用EPROM工艺 集成度提高
《数字电子技术基础》第五版
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isp器件的编程接口（Lattice）
开发 环境
• 使用ispPLD的优点：
• *丌再需要与用编程器 • *为硬件的软件化提供可能 • *为实现硬件的远程构建提供可能
3. “装载”结束后，进入编程设定的 工作状态
！！每次停电后，SRAM中数据消失 下次工作仍需重新装载
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8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）
ispGDS22的 结构框图
《数字电子技术基础》第五版
8.9 PLD的编程
以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统
3. 互连资源
《数字电子技术基础》第五版
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4. SRAM 分布式 每一位触发器控制一个编程点
二、编程数据的装载
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与X、Q有关 仅取决于电路状态
6.2 时序电路的分析方法
《数字电子技术基本教程》
分析：找出给定时序电路的逻辑功能 即找出在输入和CLK作用下，电路的次态和输出。
一般步骤：
①根据给定的逻辑图写出存储电路中每个触发器输入端的逻 辑函数式，得到电路的驱动方程。
R’D S1 S0 工作状态 0 X X 置零 1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入
《数字电子技术基本教程》
6.3.3 计数器
• 用于计数、分频、定时、产生节拍脉冲等
• 分类： 按时钟分，同步、异步 按计数过程中数字增减分，加、减
……
1. 异步计数器
异步二进制加法计数器 在末位+1时，从低位到高位逐位进 位方式工作。 原则：每1位从“1”变“0”时，向高
6.1 时序逻辑电路的特点和逻辑功能的描述 一、时序逻辑电路的特点 1. 功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还
与电路原来的状态有关。 例：串行加法器，两个多位数从低位到高位逐位相加
2. 电路结构上 ①包含存储电路和组合电路 ②存储器状态和输入变量共同决定输出
《数字电子技术基本教程》
二、时序电路的一般结构形式与功能描述方法
因为 触发器有延迟时间t pd 所以 CLK 到达时，各触发器按前一级触发器原来的状态翻转
数据依次右移1位
《数字电子技术基本教程》
应用： 代码转换，串 并 数据运算
《数字电子技术基本教程》
器件实例：74LS 194A，左/右移，并行输入，保持，异步 置零等功能
并行输入
并行输出
《数字电子技术基本教程》
数字电子技术基础备课笔记(阎石第五版)
数字电子技术基础备课笔记汤洪涛一、课程简介《数字电子技术基础》是电力、计算机工程类各专业的一门技术基础课，它是研究各种半导体器件的性能、电路及应用的学科。
数字电子技术包括逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、VHDL 语言、脉冲信号的产生与整形和A/D与D/A转换器等内容。
本课程以小规模集成电路为基础，（门电路）以中规模集成电路为主，着重介绍各种逻辑单元电路，逻辑部件的工作原理，分析逻辑功能，介绍逻辑电路的分析方法和一般数字电路的设计方法。
二、各章节主要内容和基本要求第一章数制与码制：它是整个数字逻辑电路的基本知识，要求能够熟练掌握；第二章逻辑代数基础：它是整个数字逻辑电路的分析工具，要求能够熟练掌握和应用，其中逻辑代数化简法和卡诺图化简法是重点掌握内容。
第三章逻辑门电路：是组成逻辑电路的基本单元，它相当于模电中的二极管、三极管。
基本门电路有DTL（二极管门）、TTL（三极管门）、MOS（场效应管门），要求掌握它们的组成原理。
第四章组合逻辑电路：它是数字电子技术的一大类，要求掌握组合逻辑电路的分析和设计方法，即已知逻辑电路，请分析该电路的所能实现的逻辑功能；或已知该电路的所要实现的逻辑功能，请设计逻辑电路的来实现其逻辑功能。
当然，设计电路就有一个电路的优化设计问题，如何选择最少的基本逻辑单元电路或最廉价的或最方便的基本逻辑单元电路来就可以实现所需要的逻辑功能。
（只考虑输入、输出之间的逻辑关系）第五章触发器：触发器是时序逻辑电路的基本逻辑单元，掌握触发器的基本特点、工作原理和分析方法等。
第六章时序逻辑电路：要求掌握时序逻辑电路的分析、波形的绘制等。
第七章半导体存储器：主要讲述动静态的RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器）要求掌握它们的基本概念及其应用。
第八章以后的章节不做讲解好要求，让大家以后如果接触到相关知识时可以查阅。
第一章数制和码制本章要求：掌握十进制、二进制、十六进制、八进制之间的转换1.1 概述一、电子信号的分类：电子电路中的信号可分为两类：1、一类是时间和数值上都是连续变化的信号，称为模拟信号，例如音频信号、温度信号等；2、另外一类是在时间或数值上断续变化的信号，即离散信号，称为数字信号，例如工件个数的记数信号，键盘输入的电信号等。
第四章-数字电子技术基础第五版-阎石、王红、清华大学备课讲稿
• 第(1)片 时表示对 No Image
No Image
的编码
• 低3位输出应是两片的输出的“或”
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
三、二-十进制优先编码器
•将
No Image
编成0110 ~ 1110
•
的优先权最高， No
No
Image
Image
最低
• 输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码
故障信号（Z） 2. 写出逻辑表达式
No Image
输入变量 输 出
RA G Z 00 0 1 00 1 0 01 0 0 01 1 1 10 0 0 10 1 1 11 0 1 11 1 1
设计举例：
3. 选用小规模SSI器件 4. 化简
No Image
5. 画出逻辑图
《数字电子技术基础》第五版
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字形
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真值表
《数字电子技术基础》第五版
卡诺图
No Image
《数字电子技术基础》第五版
BCD－七段显示译码器7448的逻辑图
001 001 01
001 1 01 1 0
01 0001 1 1
X
1 XXX1 1 1 1 1 1 1 1
阎石《数字电子技术基础》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-可编程逻辑器件(圣才出品)
电流不超过10 A ，而且内部的输入电路还具有滤除噪声和静电防护功能。为了降低功耗以接电源或接地。 （2）GAL 的输出除具备一般三态输出缓冲器的特点（能驱动较大负载、起隔离作用以
图 8-2 FPGA 内静态存储器的存储单元 但 FPGA 本身也存在着一些明显的缺点： ①它的信号传输延迟时间不是确定的； ②由于 FPGA 中的编程数据存储器是一个静态随机存储器结构，所以断电后数据便随 之丢失。因此，每次开始工作时都要重新装载编程数据，并需要配备保存编程数据的 EPROM。 这些都给使用带来一些不便； ③FPGA 的编程数据一般是存放在 EPROM 中的，而且要读出并送到 FPGA 的 SRAM 中，因而不便于保密。
在尚未编程之前，与逻辑阵列的所有交叉点上均有熔丝接通。编程时将有用的熔丝保留， 将无用的熔丝熔断，即得到所需的电路。
2．PAL 的输出电路结构和反馈形式 根据 PAL 器件输出电路结构和反馈方式的不同，可将它大致分成专用输出结构、可编 程输入/输出结构、寄存器输出结构、异或输出结构、运算选通反馈结构等几种类型。
的电流变化率，也就减小了噪声电压。
三、可擦除的可编程逻辑器件（EPLD） EPLD 采用 CMOS 和 UVEPROM 工艺制作，集成度比 PAL 和 GAL 器件高得多，其产 品多半属于高密度 PLD。与 PAL 和 GAL 相比，EPLD 具有以下特点： ①采用 CMOS 工艺，EPLD 具有 CMOS 器件低功耗、高噪声容限等优点。 ②采用 UVEPROM 工艺，以叠栅注入 MOS 管作为编程单元，不仅可靠性高、可改写， 且集成度高、造价便宜。 ③输出部分采用可编程的输出逻辑宏单元。EPLD 的 OLMC 不仅吸收了 GAL 器件输出 电路结构可编程的优点，且增加了对 OLMC 中触发器的预置数和异步置零功能，有更大的 使用灵活性。
数字电子技术基础第五版阎石课件
2006年
24
8.4 通用阵列逻辑GAL
要使用GAL器件，就要先进行设计。GAL器件的开发 工具包括硬件开发工具和软件开发工具。硬件开发工 具有编程器，软件开发工具有ABEL-HDL程序设计语言 和相应的编译程序。编程器的主要用途是将开发软件 生成的熔丝图文件按JEDEC格式的标准代码写入选定 的GAL器件。
8.1 概 述
图8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法 （a）与门
（b）输出恒等于0的与门 （c）或门 （d）互补输出的缓冲器 （e）三态输出的缓冲器
2006年
返回
1
图8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法
（a）与门（b）输出恒等于0的与门（c）或门 （d）互补输出的缓冲器（e）三态输出的缓冲器
辑模式（c）单乘积项模式 图8.8.7 输入/输出单元（ IOC ）的电路结构 图8.8.8 IOC的各种组态 图8.8.9 ispLSI器件的编程接口 图8.8.10 ispGDS22的结构框图 图8.8.11 ispGDS22的输入/输出单元（ IOC ）
支持不同厂家生产的，各种型号的PAL，GAL， EPLD，FPGA产品开发。
PLD开发系统包括软件和硬件俩部分。 开发系统软件是指PLD专用的编程语言和相 应的汇编程序或编译程序。开发系统软件大体
上可以分为汇编型，编译型和原理图收集型三
种。
2006年
58
8.8 在系统可编程逻辑器件（ISP－PLD）
图8.8.1 ispGAL16z8的电路结构框图 图8.8.2 ispGAL16z8编程操作流程图 图8.8.3 ispLSI1032的电路结构框图 图8.8.4 ispLSI1032的逻辑功能划分框图 图8.8.5 通用逻辑模块（GLB）的电路结构 图8.8.6 GLB的其它几种组态模式（a）高速旁路模式（b）异或逻
数字电子技术基础第五版阎石门电路
TTL与非门举例
7400是一种典型的 TTL 与非门器件，内部含有 4个2输入端 与非门，共有14个引脚。引脚排列图如图所示。
二、集电极开路的门电路
1.推拉式输出电路结构的局限性
① 输出电平不可调
② 负载能力不强，尤其是高电平输出
③ 输出端不能并联使用
一是会抬高
1
（不能构成“线与”结构） 门2的低电平，
4.异或门
? A=0,B=0 ，T2 T3导通， T4 T5截止，T7 T9导通， T8截止，输出为0
? A=1,B=1 ，T6 T7导通， T8截止输出为0
? A=0,B=1 ，或者A=1,B=0 ： T3导通，T6截止，T4 T5必 有一个导通，T7 截止，T9 截止，T8导通，输出为1
Y ? A? B
二是会因功
耗过大损坏
门电路.
0
OC门（Open Collector ）
线与结构
yes
no
2、OC门的结构特点
VCC ?
RL
? 输出端为 OC三极管 T5，T5可承受较大电压、电流 ， 如SN 7407 : 40 mA / 30V
正逻辑
正逻辑 高电平：1 低电平：0
负逻辑 低电平：1 高电平：0
实际中高 /低电平都有一个允许的范围
在数字电路中，对电子元件、器件参数精度的要 求及其电源的稳定度的要求比模拟电路要低。
3.2 分立元件门电路
3.2.1 半导体二极管和半导体三极管的开关特性
数字电路中的晶体二极管、三极管和 MOS管工作在开关状态。 导通状态：相当于开关闭合 截止状态：相当于开关断开。
当A和B同为高电平时， VB1 ? 2.1V , T4截止， T2和 T5导通， VO ? VOL ? 0
数字电子技术基础》(第五版第八章门电路[1]
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数字电子技术基础》(第五版第八章 门电路[1]
8.3.2 PAL的输出电路结构和反馈形式
一. 专用输出结构
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•用途：产生组合逻辑电 路
数字电子技术基础》(第五版第八章 门电路[1]
二. 可编程输入/输出结构
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•用途：组合逻辑电路，
•有三态控制可实现总线连接
数字电子技术基础》(第 五版-第八章门电路
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2020/11/21
数字电子技术基础》(第五版第八章 门电路[1]
第八章 可编程逻辑器件
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数字电子技术基础》(第五版第八章 门电路[1]
第八章 可编程逻辑器件 （PLD, Programmable Logic Device）
以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统
一、开发系统 1. 硬件：计算机+编程器 2. 软件：开发环境（软件平台） 3. VHDL, Verilog 4. 真值表，方程式，电路逻辑图（Schematic） 5. 状态转换图（ FSM）
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数字电子技术基础》(第五
数字电子技术基础》(第五版第八章 门电路[1]
编程单元
OLMC
采用E2CMOS 可改写
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•GAL16V8
数字电子技术基础》(第五版第八章 门电路[1]
8.4.2 OLMC
•数据选择器
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数字电子技术基础》(第五版第八章 门电路[1]
8.4.3 GAL的输入和输出特性
五. 运算反馈结构
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8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）
ispGDS22的 结构框图
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
8.9 PLD的编程
以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统 一、开发系统 1. 硬件：计算机+编程器 2. 软件：开发环境（软件平台） VHDL, Verilog 真值表，方程式，电路逻辑图（Schematic） 状态转换图（ FSM）
二、编程单元 出厂时， 所有的交叉点均有熔丝
8.3.2 PAL的输出电路结构和反馈形式
一. 专用输出结构
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用途：产生组合逻辑电路
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二. 可编程输入/输出结构
用途：组合逻辑电路，
有三态控制可实现总线连接
可将输出作输入用
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三. 寄存器输出结构
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二、步骤 • 抽象（系统设计采用Top-Down的设计方法） • 选定PLD • 选定开发系统 • 编写源程序（或输入文件） • 调试，运行仿真，产生下载文件 • 下载 • 测试
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isp器件的编程接口（Lattice）
开发 环境
• 使用ispPLD的优点： • *不再需要专用编程器 • *为硬件的软件化提供可能 • *为实现硬件的远程构建提供可能
二、PLD的发展和分类 PROM是最早的PLD 1. 2. 3. 4. 5. 6. PAL 可编程逻辑阵列 FPLA 现场可编程阵列逻辑 GAL 通用阵列逻辑 EPLD 可擦除的可编程逻辑器件 FPGA 现场可编程门阵列 ISP-PLD 在系统可编程的PLD
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三、LSI中用的逻辑图符号
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isp器件的编程接口（Lattice）
开发 环境
• 使用ispPLD的优点： • *不再需要专用编程器 • *为硬件的软件化提供可能 • *为实现硬件的远程构建提供可能
用途：产生时序逻辑电路
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四. 异或输出结构
时序逻辑电路 还可便于对“与-或”输出求 反
五. 运算反馈结构
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时序逻辑电路 可产生A、B的十六种算术、逻辑运算
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8.3.3 PAL的应用举例
8.4 通用逻辑阵列 GAL 8.4.1 电路结构形式
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可编程“与”阵列 + 固定“或”阵列 + 可编程输出 电路 OLMC 编程单元 采用E2CMOS 可改写
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GAL16V8
8.4.2 OLMC
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数据选择器
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8.4.3 GAL的输入和输出特性
GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件
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《数字电子技术基础》（第五版）教学课件
清华大学 阎石 王红
联系地址：清华大学 自动化系 邮政编码：100084 电子信箱：wang_hong@ 联系电话：(010)62792973
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第八章
可编程逻辑器件
《数字电子技术基础》第五版
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1. IOB
可以设置为输入/输出； 输入时可设置为：同步（经触发器）
异步（不经触发器）
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2. CLB
本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路
将许多CLB组合起来，可形成大系统
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3. 互连资源
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4. SRAM 分布式 每一位触发器控制数据的装载
1. 数据可先放在EPROM或PC机中 2. 通电后，自行启动FPGA内部的一 个时序控制逻辑电路，将在 EPROM中存放的数据读入FPGA 的SRAM中 3. “装载”结束后，进入编程设定的 工作状态 ！！每次停电后，SRAM中数据消失 下次工作仍需重新装载
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GAL输出缓冲级
8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD
一、结构特点 相当于 “与-或”阵列（PAL） + OLMC 二、采用EPROM工艺 集成度提高
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8.7 现场可编程门阵列FPGA
一、基本结构
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1. IOB 2. CLB 3. 互连资源 4. SRAM
第八章 可编程逻辑器件 （PLD, Programmable Logic Device）
8.1 概述 一、PLD的基本特点 1. 数字集成电路从功能上有分为通用型、专用型两大类
数字 系统
2. PLD的特点：是一种按通用器件来生产，但逻辑功能是由 用户通过对器件编程来设定的
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8.2 现场可编程逻辑阵列 FPLA 组合电路和时序电路结构的通用形式
A0~An-1
W0
D0
W(2n-1) Dm
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组合电路和时序电路结构的通用形式
8.2 FPLA
可编程的“与”阵列 可编程的“或”阵列
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8.3 PAL（Programmable Array Logic） 8.3.1 PAL的基本电路结构 一、基本结构形式 可编程“与”阵列+固定“或”阵列+输出电路 最简单的形式为：