Бойт К. - Мир электроники, страница 69

РКОМ в качестве РЫ). Сегодня существуют макросхемы до 64 макроячеек. Часто используют схемы с 24 макроячейками. Они поставляются в 40-полюсных корпусах. Для очень больших макроячеек корпуса имеют до 289 выводов (рис. 16.14). У больших макросхем возникают трудности с охлаждением. Несмотря на отключение от питания при программировании ненужных элементов, эти схемы отличаются относительно высоким энергопотреблением. При обычном напряжении питания 5 вольт оно составляет до 10 Вт.

С развитием новых Ю-МОП- и К-МОП-технологий удалось снизить напряжение питания до 3,3 В. Новые макросхемы работают с напряжением питания 3,3 В. Очень маленькие полевые транзисторы имеют маленькие паразитные емкости и вследствие этого — высокое быстродействие. Быстрые макросхемы имеют время задержки 5 нс и менее. Существующие в настоящее время макросхемы позволяют решить лю- бую логическую задачу программированием со стороны конечного пользо- 14.1.

7 .4, юа 4ф 07 н о 7 5 а Р е ° ееее ее е ° ° ° ° ° ееевее ° ее ° Ф ° ° ° ° ° ° ° ° ° В ° е е ееве Ф ° Ф ° Э Ф Э Э ° Э Ф Э ° ° ° ° е в ° ° е ЭФФ ° Ев ФФ ЕЕ ФФ ° ° ° Фее ° ° е ° ° Ф ° ° ° ° ° ° ° Э ° ° В ° ° Е ° Ф Ф Ф Ф ее ее ° еее ФФФФ ° Ф ° ° Ф ФФФФФ ° Фее Ф Ф Ф Э ФФФФ ° Фее евев евев вее ЭЭЭЭ ° ° ° ° ° ФФЭФ ° Фее ° Е ° ° ° ° ° ° Ф ° ° ° ЭЭЭЭ ° ее ° еее Ф Ф Ф Ф Ф Ф ° ° ° ° ° ° ° ° Р ° ° Ф ° ° ° Э ° Э ° ° е Ф ° Э ° Ф Э Е Э Ф Э Ф Э Р Ф Ф ° Ф ° ° Э Ф ФФФФФ ЭЭЭЭ в е е е ° в в в е Е Е Ф Р Ф ° ° ° ° ° ° ° Ф 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12131415 161718182021 Рис. 16Л4. 289-пиновый корпус (М0707018). вателя. Задачи могут быть как комбинаторными, так и последовательными. Макросхемы из семейства МРА 1000 состоят из 10 000 логических элемен- тов и 2900 триггеров (согласно документации Могого1а).

16.3. Разновидности Р( О В рамках конкуренции каждый производитель РЬР использует для своей Б)%ЯКУЛОВ п2ХЕы7%'ВИУЮ ЛЛБВЪИ. ЛЯОБфИ 4724 АМХ 4ВЙЙ,УЯЬу47ЙЯУ7~Й ЙЖ товарный знак, некоторые нет. Рассмотрим сначала схемы, программируемые производителем. Для них используется обозначение АЯ1С. Фирменными обозначениями являются ОАТЕ-АККАЪ"$, ВГапдагд Се((8, Р1А (РгоягапцпаЫе Еоя)с Апау, программируемая логическая матрица) и НА1. (Нагдуиаге Апау 1 оя(с). Схемы, программируемые пользователем, называются Р1.17.

Они в основном не относятся к АЯ1С: если они стираются 171'-светом, то называются ЕРЬ17. Модули, которые могут стираться электрическими импульсами, называются ВЕРА). РЬ1) можно разделить на четыре группы, как показано в табл. 16.1. Из-за быстрого развития в этой области таблица не может претендовать на полноту. Сложность Р1Л7 оценивается в эквивалентных вентилях. Это число указывает количество логических элементов — в пересчете на элементы с двумя входами, которые содержит модуль. Триггеры считаются как два или четыре элемента.

(450 Г 16. Пр р ру Таблица 18.1. Типы РЫ), Р~О имеют от 100 до 90 000 эквивалентных вентилей. Важными параметрами является время задержки г и максимальная рабочая частота ~' Время задержки находится в диапазоне от 50 нс до 1 нс, максимальная рабочая частота — между 20 МГЦ и 400 МГЦ. Для охлюкдения важна рассеиваемая мощность, следовательно, величина напряжения питания и потребление тока на максимальной допустимой рабочей частоте. Большинство Р1.П производятся в Ф-МОП- или Х-МОП- технологии.

Для модулей с малым временем задержки используются ЭСЛ- технология. 16.4. Программирование Р~0 Ручное программирование прожиганием тонких проводников рационально только для очень маленьких Р1.Р. Так было в начале их развития. В сегодняшних сложных Р1.Р программирование производится прн помощи компьютеров.

Для этого нужно специальное программное обеспечение. Каждый производитель Р~ О предлагает собственное программное обеспечение. Стандарты программирования еще не сформировались. Поэтому покупкой программного обеспечения и оборудования пользователь привязывает себя к определенному производителю. К программному обеспечению прилагаются аппаратные средства. Прежде всего необходима сменная плата, которую нужно устанавливать в компьютер. Кроме того, нужен переходник между РС-платой и различными корпусами РЬР. Переходник подключается к плате.

Программируемый модуль подключается к соответствующему разъему переходника. Теперь можно программировать. Существующее в настоящее время программное обеспечение очень разнообразно и достаточно удобно в применении. Программист не обязан подробно знать структуру модуля, к р г 4~д! Логическая функция, которая должна осуществляться модулем, может вводиться как уравнение алгебры логики, например как нормальная форма ИЛИ, как таблица истинности или как рисунок. Это имеет значение для комбинационных схем.

Для последовательных схем (например счетчика) для облегчения ввода применяется так называемая агате МасЫпе. Программа вводится поэтапно. Ввод программы; в виде уравнение, таблицы истинности или схемы. При вводе уравнений алгебры логики возникает ряд трудностей. Нормированные знаки для операций И и ИЛИ и знак инверсии НЕ не нанесены на компьютерной клавиатуре. В зависимости от программного обеспечения используются следующие знаки: Компьютер ищет с помощью программы самое благоприятное решение. При этом проверяется, может ли данный модуль выполнить желаемую логическую функцию. Если нет, то выдается сообщение с просьбой взять более мощный модуль.

После завершения программирования тестовая программа проверяет, выполняет ли модуль желаемую функцию. Если результат проверки положителен, то программирование заканчивается. Посредством составленной программы прожигаются (название напоминает о первых ПЛМ, когда тонкие проводники просто пережигались) следующие модули с тем же содержанием. Можно производить серию аналогичных модулей. Программа прожига может быть сохранена для последующего использования. Если программирование было сделано с ошибкой, модуль необходимо очистить (стереть). Модули, в которых пережигаются перемычки, придется выбросить.

Стертые модули программируются заново. В последнее время появилась возможность перепрограммировать уже встроенный в схему модуль, т. е. целиком или частично удалять содержимое и записывать новое содержимое. Такой модуль должен быть электрически стираемым.

Далее должна иметься возможность подключиться к нескольким выводам посредством разъема. Делаются попытки программирования с помощью внешнего электрического поля сквозь корпус. Этот метод находится еще на этапе разработки. Р1.1Э ждет интересное будущее. Контрольный тест 1. Что значит сокращение Р1.1)? 2. Какое принципиальное различие состоит между ОА(.-модулями и РР1.А-модулями? 3. Что значит эквивалентный вентиль? 4. Объясните понятие «масочное программирование».

=оввс =сав с =свес =сввс в х в в с с 5. Что такое ЕР1Л), ЕЕР1Х)? 6. Что значит в РАЯ.-модуле обозначение 12 Н 6? 7. Как программируются РЬР? 8. Что понимают под программируемым выходом? 9. Объясните структуру макросхемы. 10. Синтезируйте цифровую схему управления, которая производит логические операции согласно данной таблице истинности. Искомая схема является так называемой «схемой 2 из 3».

На выходе столько тогда 1, когда два или три входа имеют состояние 1. Напишите полные конъюнкции нужной нормальной формы ИЛИ. ГР1.А-схема согласно рис. 16.11 должна быть запрограммирована таким образом, чтобы производить желаемые логические операции. Изобразите схему и обозначьте нужные узлы крестами. ГЛАВА 17 РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ КОНТРОЛЬНЫХ ТЕСТОВ В этой заключительной главе приводятся решения расчетных заданий. Ответы на вопросы на понимание можно узнать из текста соответствующей главы.

Они приводятся только в том случае, если не изложены в тексте книги. Глава 1 1. Цифровая величина состоит из количественных элементов. Она чаще всего представляет собой бинарную величину 0 или 1. Аналоговая величина может принимать любое значение в пределах допустимого диапазона. 2. Преимущество аналогового представления — наглядность. Недостатки — низкая точность, ошибки при переносе и сохранении аналоговых величин. 3 — 7.

См. текст книги. Глава 2 1. Условные графические обозначения: Пе ' ~Н1 Нз Явз П~)> и или НЕ И-НЕ ИЛИ-НЕ 2. Таблица истинности и условное обозначение ИЛИ-элемента с тремя входами В >1 с 3. Структура И-НЕ-элемента на базе основных элементов 4. Таблица истинности и условное обозначение НЕ-элемента 5. Структура элемента неравнозначности на базе основных элементов Е = (А л В) у 1А л В) 6 — 7. См.

текст книги. 8. На выходе элемента неравнозначности действует логическая 1 только в том случае, если только на одном входе действует 1. Таблица истинности и условное обозначение ХОН-злемента о о ! \ о бо — а 9. Логическую операцию выполняет элемент ИЛИ-НЕ. 10. Операция запрещения является особенной разновидностью умножения И. Состояние входа инвертируется перед логическим умножением И. Элемент запрещения строится на базе основных элементов (запрещение А): 11. Диаграммы умножения И и сложения ИЛИ сигналов А и В ага В ааа В а 12.

Схема выполняет операцию ИЛИ. 13. Таблица истинности элемента ИЛИ-НЕ и пятью входами: Р- 11 Р. 4 а р 1РРЭ Е, '2 Е, Е, о 0 о о о о о о о о о 17 18 19 20 о о о о о о 21 22 гз 24 о,о а о о о о о о О 0 а о а о о о 1 О 14. Элемент производит операцию эквивалентности. На выходе Удействует 1-уровень, если состояния входов равньь Глава Э 9 1О 11 1г 1З 14 1б 18 28 28 27 гб 29 ЗО З1 22 1. Таблица истинности для схемы рис. 3.13: 2.

Таблица истинности для схемы на рис. 3.14: о о о О 0 о о о о О10 о ~ддрб Г РР. Р д д р 3. Таблица требуемых логических операций схемы, содержащей ошибку, на рис. 3.14: 4. У = ~(А л В лС)ч(А л ВАС)1л А РВч С 5. У=ААВАААВАС А В С В=А В Р А В С 6. У=ААВРСААъ ВАСАРддААР В=А В*С А В С О А О Г Ч!. д д д д 4!~7 и В.С.Р 4 В С Р В С Р а-в с а в с Вдо. Р Я Р дд г о о о о 1 1 о о !о 11 Ч о о 11 12 о о о о о 14 1 о а 15 1 о о о о о о 7. Элемент 4 (ИЛИ-НЕ) работает с ошибкой. Глава 4 1 — 7.