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1、1,4.6 可编程逻辑器件（PLD,Programmable Logic Device）,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,数字系统,2,可编程逻辑器件PLD是一种通用器件，但其逻辑功能可由用户通过编程来设定。与小规模通用型集成电路相比，用PLD实现数字系统，有集成度高、速度快、功耗小、可靠性高等优点。,与大规模专用集成电路相比，用PLD实现数字系统，有研制周期短、先期投资少、无风险、修改逻辑设计方便、小批量生产成本低等优势。PLD诞生于70年代。经历了从PROM、PLA、P
2、AL、GAL到EPLD、CPLD、FPGA、ispD等高密度PLD的发展过程。,二、用PLD设计数字系统的特点,3,PLD是实现电子设计自动化的硬件基础,基于芯片的设计方法,可编程器件,芯 片 设 计,电路板的设计,电 子 系 统,传统电子系统设计方法,固定功能元件,电路板的设计,电 子 系 统,EDA是“基于芯片的设计方法”,传统的数字系统设计方法是“固定功能集成块+连线”。,三、电子设计自动化（EDAElectronic Design Automation）,当然，仅有PLD还不够，还要有EDA开发系统。,4,四、基于PLD设计流程,基于可编程逻辑器件设计分为三个步骤：设计输入、设计实现、
3、编程。其设计流程如下图。,设计实现：生成下载所需的各种文件。,器件编程：即“下载”和“配置”，即将编程数据放到具体的可编程 器件中。,5,五、PLD的基本结构,由与门构成的与阵列用来产生乘积项。,由或门构成的或阵列用来产生乘积项之和的逻辑函数。,输入缓冲电路可以产生输入变量的原变量和反变量。,输出结构相对于不同的PLD差异很大，有些是组合逻辑输出结构，有些则是时序逻辑输出结构。,6,六、PLD电路中门电路的表示法,7,可编程逻辑阵列PLA（Programmable Logic Array）,七、一种典型PLD举例（更多参看附录一）,Y0=CD,8,4.4 组合逻辑电路的竞争-冒险现象,一、竞争
4、冒险现象产生原因,前面分析中：输入信号处于稳定状态（静态）；当输入信号处于跳变状态（动态），且tpd 不能忽略时。,在t1t2 时间内，电路输出端产生了Y=1的尖峰脉冲(噪声)；,tpd,t1 t2 t3 t4,A,Y,设,静态时，,动态，且 tpd 0 时,Y=？,tpd,A,tpd,9,竞争：门电路两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变的现象。,竞争-冒险：由于竞争在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象。,10,*二、检查竞争冒险现象的方法,1、化简法（对于简单的逻辑函数）,3、实验法,用示波器观察电路输出端有无尖峰脉冲。,2、用计算机辅助分析的手段检查复杂的数字系统,原则：检查是否有这样的输出
5、门，当电路的输入信号变化时，它的两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变。,11,例4.9.1 试判断下图中的两个电路是否存在竞争-冒险现象。已知任何瞬间输入变量只可能有一个改变状态。,a图：,b图：,当A=C=0时,当B=C=1时，,解：,则判定两电路有竞争冒险的可能,12,三、消除竞争冒险现象的方法,1、在电路的输出端接入滤波电容。,在可能产生冒险的门电路输出端并接一个滤波电容（一般为几十几百pF）；利用电容两端的电压不能突变的特性，使输出波形上升沿和下降沿都变得比较缓慢，从而消除冒险现象。,13,使电路静态时工作，动态时（即跳变时）封锁。,2、在电路的输入端引入选通脉冲。,P,t1 t2 t3 t4,0,14,3、修改逻辑设计增加冗余项。,15,思考题,P186 R4.6.1P205 4.32,
