一、集成电路的发展和现状
随着电子技术的发展,人类社会已进入数字时代,数字系统广泛应用于计算机、数据处理、通信与测量等领域,在我们日常生活中起着越来越重要的作用。由于数字系统比模拟系统有更高的精确度和可靠性,以前用模拟系统完成的许多任务现在都采用数字系统完成。
数字电路是数字计算机和自动控制系统的基础,它的发展是以电子器件的发展为基础的。
电子器件的发展经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模集成电路的发展历程。以计算机为例,20 世纪初,电子管的诞生引起了人们的极大兴趣,用电子管构成的自动化设备逐渐在工业上得到应用,从而推动了电子学的快速发展。1946年美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台电子数字积分计算机(ENIAC)。1947 年贝尔实验室的巴丁、布拉顿及肖克菜共同发明了晶体管之后,人们逐渐开始用晶体管取代电子管构成数字系统,50年代出现的第二代计算机是用分立的晶体管和磁芯存储器构成的。1959年美国德州仪器(TI)公司的杰克•基尔比研制出世界上第一个集成电路(包括4个双极性晶体管,三个电阻和一个电容器)。此后,随着生产工艺的改进,集成电路产量增大且集成度(芯片上包含的晶体管数目)提高,价格大幅度降低。在2000年,基尔比获得了诺贝尔物理学奖以表彰他在集成电路领域的贡献。由于集成电路的发展非常迅速,很快占据了主导地位,因此,现在数字电路的主流形式是数字集成电路。
从20 世纪60 年代开始,各种不同型号的逻辑门、触发器以及能完成一些特定功能的集成电路(如译码器、加法器、寄存器、计数器、乘法器等)不断涌现,到70 年代,包含200-200000个等效逻辑门的大规模集成(LSI)电路得以发展,出现了微处理器、小型存储器、可编程逻辑器件和定制器件。80年代以后,各种不同类型的简单可编程逻辑器件得到快速发展,在90 年代初,已经可以制造包含几百万个晶体管的微处理器,如今的芯片已经可以集成超过十亿个晶体管,可以将复杂的电子系统全部集成在一个芯片上,使集成电路设计向集成系统设计转变,这就是片上系统(SoC)。
相对于使用分立器件组装的电路,集成电路(IC)是把构成具有一定功能电路所需的品体管、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上,然后焊接封装在一个管壳内,其封装外壳有圆壳式、双列直插式、扁平式或球形栅格阵列式等多种形式。这样提高了电路可靠性,减小了体积和功耗。
20世纪60年代,TI等公司推出TTL,有54/74两个逻辑系列。54系列为军用型产品,74系列为商用型。1968年,第一个CMOS集成电路研发成功,到90年代后期,CMOS逐渐取代TTL电路,成为数字集成电路的主流产品。
二、可编程逻辑阵列PLA
图1 PLA的内部逻辑结构
图1是PLA内部逻辑结构示意图,有3个输入端和2个输出端。图1中与阵列实现的逻辑函数为:
或阵列实现的逻辑函数为:
通过异或门后,得到的逻辑函数为:
由此可见,PLA可以用来实现与-或逻辑函数表达式。在或阵列中,乘积项、为两个或门所共用,通常称之为乘积项共享。
PLA的优点是可编程,可以按照设计者的意愿来实现组合逻辑函数。
其缺点是:
(1)只能实现组合逻辑函数。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-401640.html
(2)从电气特性上来比较可编程连接与固定连接,信号通过可编程连接点的延时较长,在PLA中,信号要经过两个可编程的连接单元,使得电路的工作速度较低。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-401640.html
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