可编程逻辑器件PLD：原理、分类与应用详解

"数字电路第七章PPT涵盖了可编程逻辑器件及其应用，主要讲解了PLD的基本原理，简单可编程逻辑器件（SPLD）如PROM、PLA、PAL和GAL，以及高密度可编程逻辑器件（HDPLD）如CPLD和FPGA。内容包括PLD的分类、优点、基本组成、内部电路的表示方法和编程方法。" 在数字电路的学习中，第七章重点探讨了可编程逻辑器件（PLD），这些器件允许用户根据需求定制逻辑功能，是电子设计中的半定制解决方案。PLD包括简单和高密度两种类型，前者如SPLD，后者如HDPLD。SPLD主要包括可编程只读存储器（PROM）、可编程逻辑阵列（PLA）、可编程阵列逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）。这些器件的共同特点是它们的内部结构由可配置的与门和或门组成，能够实现复杂的组合逻辑和时序逻辑功能。 PROM是SPLD的一种，它由一个固定的与阵和一个可编程的或阵构成，可以通过熔丝烧断来实现编程，但是一旦编程后无法更改。PLA则更灵活，它由一组可编程的与项和一个可编程的或阵组成，可以实现更复杂的逻辑表达式。PAL比PLA更进一步，具有固定的与阵和可编程的或阵，而GAL引入了电可擦除的特性，允许设计者进行多次修改。 高密度可编程逻辑器件，如复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA），提供了更高的逻辑密度和更快的工作速度。CPLD通常由多个可编程逻辑宏单元组成，而FPGA则由大量的可配置逻辑块和互连资源构成，支持在线编程，使得设计的迭代和更新变得极其便捷。 PLD的优点包括高集成度、高速工作性能、在线编程技术和不断完善的开发工具。使用PLD实现数字系统的基本过程涉及逻辑设计、器件选择、编程和验证等多个步骤。 在PLD的内部电路表示方法中，通常采用逻辑图或布尔表达式来描述器件的功能。编程方法则包括物理连接的切断（如熔丝编程）、紫外线擦除、电可擦除以及RAM编程等多种方式，每种方法都有其适用的场景和优缺点。 本章内容对于理解现代数字系统设计中的可编程逻辑器件及其在实际应用中的重要性至关重要，无论对于自学者还是专业工程师，都是深入学习数字电路不可或缺的一部分。通过学习，读者可以掌握如何利用这些器件构建和优化各种逻辑功能，以满足不同电子系统的需求。