Некоторые интегральные микросхемы ПЛМ (PLA), ПМЛ (PAL)
Микросхемы ПЛМ с двумя программируемыми матрицами “И” и “ИЛИ” имеются в составе серии 556 – это микросхемы 556РТ1 (с открытым коллектором) и 556РТ2 (с тремя состояниями выходов). Основные функциональные характеристики этих микросхем: • количество аргументов s=16; • количество реализуемых функций t=8; • количество реализуемых коньюнкций (термов) q=48. • Благодаря возможности программировать обе матрицы, любая из 48 реализуемых коньюнкций данной ПЛМ(16*8*48)может быть подключена к любой их 8 выходных функций. |
Микросхемы PAL с одной программируемой матрицей “И” имеются, например, в составе серии 1556: 1556 ХЛ8, 1556 ХП4, 1556 ХП6, 1556 ХП8 (аналоги фирмы AMD: PAL16L8, PAL16R4, PAL16R6, PAL16R8 соответственно).
1556 ХЛ 8 | 1556 ХП 4 |
Рассмотрим более подробно на структурном уровне две микросхемы PAL: 1556ХЛ8 и 1556ХП4.
1556 ХЛ8 | ПМЛ(16*8*56) 1556 ХЛ8состоит из двух уровней: · первый уровень логики образуют конъюнкции входных переменных А0-А9, В0-В7; · второй уровень - матрица из 8 элементов “ИЛИ”. За каждым элементом “ИЛИ” жестко закреплены 7 конъюнкций из матрицы “И”. Выходные усилители обеспечивают развязку сигналов и третье состояние выходов. Выходы двунаправленные. При использовании их в режиме входов необходимо соответствующие усилители сигналов М8,М16,…М48 перевести в третье состояние. При Мi=1 выходы в рабочем состоянии. Микросхема может работать в режиме хранения, считывания и программирования. |
В режиме хранения управляющими сигналами из матрицы “И” выходы усилителей переводятся в третье состояние.
В режиме считывания выходы усилителей сигналами Мi переводятся в рабочее состояние, на выходах появляется информация согласно карте прожигания и адресу установленному на входе.
Режим прожигания или программирования одинаков для всех микросхем рассматриваемой группы (см. ниже).
Микросхемы ПМЛ с обозначением «ХП» или «R» отличаются от ПМЛ с обозначением «ХЛ» или «L» наличием триггерных схем на выходах, у ХП4 их 4, у ХП6 - 6, ХП8 – 8
Например, в ПМЛ(16*8*64) 1556ХП4 (PAL16R4) в отличие от 1556ХЛ8 все 8 выводов двунаправленные и в четырех из восьми выходных каскадах установлены D-триггеры. Упрощенно структура микросхемы может быть представлена следующим образом:
Первый уровень логики образуют конъюнкции входных переменных А0-А7, В1-В4 и Т1-Т4; второй уровень - матрица из 8 элементов “ИЛИ”, из которых четыре элемента 7-входовые и четыре 8-входовые. С учетом прямых и инверсных значений аргументов в матрице “И” 32 входа. Таким образом, она имеет размерность 32х64, как и в ИМС 1556ХЛ8. За элементами “ИЛИ”, подключенными к выходам Вi , жестко закреплены по 7 конъюнкций из матрицы “И”, а за элементами “ИЛИ”, подключенными к D-триггерам, жестко закреплены по 8 конъюнкций. Выходные усилители обеспечивают развязку сигналов и третье состояние выходов. Все выходы считаются двунаправленными. Однако реально двунаправленными являются только выходы Вi . При использовании их в режиме входов необходимо соответствующие усилители перевести в третье состояние сигналами М0,М8,М48,М56. Группа выходов Тi хотя и считается двунаправленными, но может использоваться только в режиме обратной связи с содержимым D-триггеров. Запись в эти триггеры осуществляется по переднему фронту сигнала «С», а управление третьим состоянием выходов – общим сигналом CE.
Режим программирования микросхем серии 1556 однотипный и осуществляется следующим образом: в матрице “И” ПЛМ 32 столбца и 64 строки, столбцы – входные переменные, строки – выходы элементов “И” при этом программируются строки. 32 столбца образованы переменными .
Программирование состоит из двух этапов, на первом этапе программируются строки 0-31, на втором строки 32-63. Программирование происходит при повышении питающего напряжения до уровня 11,5 5V. Для пережигания отдельной перемычки необходимо выбрать соответствующую строку и столбец матрицы.
Требуемый столбец и стока выбираются в соответствии со следующими таблицами:
Таблица 1
Обозначение столбцов матрицы микросхем 1556ХП4 и 1556ХП8.
Таблица 2
Таблица дешифрации столбцов. Таблица 3
Таблица дешифрации строк. Таблица 4
Строки | Состояние вывода | |||||||
12(19) | 13(16) | 14(17) | 15(18) | 16(12) | 17(13) | 18(14) | 19(15) | |
0(32) | Z | Z | Z | Z | Z | Z | Z | PH |
1(33) | Z | Z | Z | PH | Z | Z | Z | PH |
2(34) | PH | H | PH | Z | Z | Z | Z | PH |
3(35) | PH | H | PH | PH | Z | Z | Z | PH |
4(36 | Z | PH | Z | Z | Z | Z | Z | PH |
… | … | … | … | … | … | … | … | |
31(63) | PH | PH | PH | PH | PH | Z | Z | Z |
PH – программирующее напряжение,
L – уровень логического нуля,
H – уровень логической единицы,
Z – состояние высокого импеданса.
Требуемый столбец выбирается подключением выводов 2,9 в соответствии с табл.3 и выводов 12…15 и 16…19 в соответствии с табл.4. Пережигание выбранной перемычки происходи при подачи программируемого напряжения на выводы 16…19 для верхней и 12…15 для нижней половины матрицы “И”.
Понижая напряжение питания до 6В контролируют отсутствие перемычки по выводам 16…19 для строк 0-31 и по выводам 12…15 для строк 32-63. При отсутствии перемычки на выходе должно быть напряжение низкого уровня UL≤ 0,5В. При наличии перемычки процедура программирования повторяется до 10 раз.
Для составления программы прожигания обычно составляют специальные таблицы, один из возможных вариантов такой таблицы приведен ниже.
Строки матрицы «И» (коньюнкции) | Столбцы матрицы «И» (аргументы) | Выходные функции | |||||||||
… | |||||||||||
А0 | А1 | А2 | В2 | … | А9 | ||||||
… | М0 | ||||||||||
… | В1 | ||||||||||
… | |||||||||||
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | |
… | |||||||||||
М8 | |||||||||||
В2 | |||||||||||
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | |
М16 | |||||||||||
В3 | |||||||||||
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | |
Вхождение переменной (прямое или инверсное) отмечено в таблице «1», однако реальное программирование (прожигание) перемычек может отличаться. Например, если в коньюнкцию входит прямое значение переменной, то прожигается перемычка инверсного входа, а перемычка прямого входа остается целой и, наоборот, если в коньюнкцию входит инверсное значение переменной, то прожигается перемычка прямого входа, а инверсная остается целой. Обе нетронутые перемычки в этом случае означают выключение элемента «И» из группы, подключаемой к элементу «ИЛИ», т.к. Х &`Х= 0.