Dispositivos digitales programables

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PLD (Dispositivos Lógicos Programables).
Un dispositivo lógico programable, o PLD (Programmable Logic Device), es un dispositivo cuyas características pueden ser modificadas y almacenadas mediante programación. El principio de síntesis de cualquier dispositivo lógico programable se fundamenta en el hecho de que cualquier función booleana puede ser expresada como una suma de productos. Eldispositivo programable más simple es el PAL (Programmable Array Logic). El circuito interno de un PAL consiste en un arreglo, o matriz, de compuertas AND y un arreglo de compuertas OR. El arreglo AND es programable mientras que el OR generalmente es fijo. Mediante una matriz de conexiones se seleccionan cuales entradas serán conectadas al arreglo AND, cuyas salidas son conectadas al arreglo OR y de estamanera obtener una función lógica en forma de suma de productos. Una matriz de conexiones es una red de conductores distribuidos en filas y columnas con un fusible en cada punto de intersección.
La mayoría de los PLDs están formados por una matriz de conexiones, una matriz de compuertas AND, y una matriz de compuertas OR y algunos, además, con registros. Con estos recursos se implementan lasfunciones lógicas deseadas mediante un software especial y un programador. Las matrices pueden ser fijas o programables. El tipo más sencillo de matriz programable, que data de los años 60, era una matriz de diodos con un fusible en cada punto de intersección de la misma. En la figura 1.1 se muestran los circuitos básicos para la mayoría de los PLD

Figura 1. Estructuras básicas de un PLD.
PAL(Programmable Array Logic).
MMI introdujo un dispositivo revolucionario en 1978, la Programmable Array Logic (Matriz lógica programable). La arquitectura era más sencilla que la FPLA de Signetics porque omitía la matriz OR programable. Esto hizo los dispositivos más rápidos, más pequeños y más baratos. Estaban disponibles en encapsulados de 20 pines y DIP de 300 milésimas de pulgada, mientras quelas FPLAs venían en encapsulados de 28 pines y DIP de 600 milésimas de pulgada. Ciertas publicaciones sobre PALs desmitificaban el proceso de diseño. El software de diseño PALASM (PAL Assembler, ensamblador PAL) convertía las ecuaciones Booleanas de los ingenieros en el patrón de fusibles requerido para programar el dispositivo. Los PAL de MMI pronto fueron distribuidos por National Semiconductor,Texas Instruments y AMD.
Tras el éxito de MMI con los PAL de 20 pines, AMD introdujo los 22V10 de 24 pines con características adicionales. Tras comprar a MMI (1987), AMD desarrolló una operación consolidada como Vantis, adquirida por Lattice Semiconductor en 1999.
También hay PLAs : Programmable Logic Array.

Matriz Lógica Genérica (GAL, Generic Array Logic)
La GAL se forma con unamatriz AND reprogramable y una matriz OR fija, con una salida lógica programable. La figura 2 muestra el diagrama de bloques de una GAL. Esta estructura permite implementar cualquier expresión lógica suma de productos con un número de variables limitado.

Figura 2.
Las dos principales diferencias entre los dispositivos GAL y PAL son:
a) La GAL es reprogramable.
b) La GAL tiene configuraciones desalida programables. La GAL se puede programar una y otra vez, ya que usa tecnologíaECMOS (Electrically Erasable CMOS, CMOS borrable eléctricamente).
En la figura 3 se ilustra la estructura básica de una GAL con dos variables de entrada y una de salida. La matriz reprogramable es esencialmente una red de conductores ordenados en filas y columnas, con una celda CMOS eléctricamente borrable (E2CMOS)en cada punto de intersección, en lugar de un fusible como en el caso de las PAL. Estos PLDs son borrables y reprogramables. El transistor CMOS tiene 2 compuertas, una de ellas totalmente aislada, flotante. Para programar cada celda se aplica o no una tensión mayor a VDD (alta) en la compuerta no flotante. Al aplicar esta tensión el dieléctrico conduce y la compuerta flotante se carga...
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