Circuitos PLD

 
 

Capítulo 2

Dispositivos Lógicos Programables

En este capítulo se abordan los distintos tipos de Dispositivos Lógicos
Programables, incluyendo su definición, su clasificación y una breve explicación de
cada tipo de PLD.
2.1

Definiciones

Un Dispositivo Lógico Programable (PLD) es un componente electrónico usado
para construir circuitos digitales reconfigurables. A diferenciade una compuerta
lógica que tiene una función fija, los PLDs salen de fábrica sin una función en
específico, por lo tanto necesitan ser programados o reconfigurados antes de
poder ser usados.
Los PLDs tienen varias ventajas. La primera es la habilidad de integración, que
permite integrar una gran cantidad de funcionalidad en un solo chip. Los PLDs
eliminan el uso de múltiples chips así comola inconveniencia y desconfianza de
usar cableado externo. La segunda ventaja es el hecho de poder cambiar el
diseño. Muchos PLDs permiten ser reprogramados o reconfigurados.
Existen dos ramas principales dentro de los dispositivos lógicos programables, la
lógica programable de campo y la de fábrica. El término campo en este contexto
implica que los dispositivos puedan ser programados en el“campo” del usuario,
mientras que la lógica de fábrica puede ser programada en la misma fábrica donde
se construyen, de acuerdo a los requerimientos del cliente. En este caso, la
tecnología de programación usa procesos irreversibles, por lo que solo es posible
hacerlo una vez.

 
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Figura 2.1 Árbol de clasificación de PLDs.
Algunos ejemplos de lógica programable de fábricason los MPGAs y memorias de
sólo lectura (ROMs). Las primeras generaciones de muchos dispositivos
programables también fueron programados únicamente en fábrica. Las ROMs son
consideradas como lógica programable porque, aunque fueron concebidas como
unidades de memoria, también sirven para implementar cualquier circuitería
combinacional. Los MPGAs son arreglos de compuertas tradicionales querequieren una máscara para ser diseñados. Los MPGAs son también llamados
simplemente gate arrays y han sido la tecnología popular para crear ASICs
(Application Specific Integrated Circuits).
La lógica programable por el usuario basada en compuertas AND y OR fue
desarrollada al inicio de la década de los ‘70s. Para 1972-73 ya estaban
disponibles

arreglos

lógicos

programables

unasola

vez

que

permitían

personalizaciones instantáneas para diseñadores. Algunos se refieren a estos
circuitos como FPLAs (Field Programmable Logic Arrays).
 
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Monolithic Memories Inc. (MMI), una compañía comprada por Advanced Micro
Devices (AMD) creó circuitos integrados llamados PLAs (Programmable Logic
Arrays) que podían tener el mismo rendimiento yfuncionalidad que 5 a 20 chips
comerciales. Un dispositivo similar es el PAL (Programmable Array Logic).
PALs y PLAs contienen arreglos de compuertas. En el PLA se tiene un arreglo de
compuertas AND programable y un arreglo de compuertas OR programable,
permitiendo a los usuarios implementar funciones combinacionales en dos niveles
de compuertas. El PAL es un caso especial del PLA, ya que el arreglo deORs es
fijo y el único arreglo programable es el de compuertas AND. Muchas PALs
también contienen flip flops.
Los primeros dispositivos programables permitían ser programados una sola vez.
El siguiente avance tecnológico fue el poder borrar los dispositivos, lo cual al inicio
se hacía por medio de luz ultravioleta, que significaba remover el dispositivo del
circuito para ponerlo en unambiente ultravioleta. Este proceso era lento (de 10 a
15 minutos) y no permitía borrar la información en el circuito. El siguiente avance
fue la tecnología de borrado eléctrico, que permitió la creación de dispositivos que
se podían borrar rápida y fácilmente así como ser reprogramados sin necesidad
de removerlo del circuito.
2.2 SPLDs
Los PLAs, PALs, GALs y ROMs son llamados SPLDs (Simple...