Dispositivos lógicos programables

PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS Y APLICACIONES DIGITALES
Unidad 4:
Dispositivos lógicos programables
Programación de circuitos combinacionales con HDL
Programación de circuitos secuenciales con HDL



4-diciembre-2013



4.1. Dispositivos lógicos programables
Un Dispositivo Lógico Programable (PLD) es un componente electrónico usado
para construircircuitos digitales reconfigurables. A diferencia de 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.

ventajas:
habilidad de integración, que permite integrar una gran cantidad de funcionalidad en un solo chip.
Los PLDs eliminan el uso de múltiples chipsasí como la inconveniencia y desconfianza de usar cableado externo.
Se puede cambiar el diseño.
permiten ser reprogramados o reconfigurados

Arquitectura genérica básica de un PLD
• Fundamento: Cualquier función lógica puede ser expresada como una
suma de productos (AND-OR) (minitérminos)


✔ESTÁN FORMADOS POR DOS GRANDES BLOQUES O PLANOS:
✎AND: Donde se realizan los productos lógicosde la/s función/es
✎OR: Donde se realizan las sumas lógicas y cuya salida es la función/es a diseñar

En este tipo de Dispositivos, ambos planos son configurables
✎Se pueden hacer ‘m’ funciones lógicas de ‘n’ variables (y sus complementadas) con un máximo de ‘p’ productos lógicos
✎Todas las combinaciones son posibles
La programación se lleva a cabo a través de impulsos eléctricos queinactivan las celdas que no serán utilizadas. En el caso de los dispositivos re-programables, los fusibles son remplazados con switches





4.1.1. Tipos

Existen cuatro tipos de dispositivos que se clasifican como PLDs:
La memoria programable de sólo lectura PROM
La matriz lógica programable PLA
La matriz lógica programable PAL
La matriz lógica genérica GAL

Las PALS sólo seprograman 1 vez y la ecuación no puede ser modificada;
En cambio las GAL pueden ser reprogramadas varias veces.

Se clasifican de acuerdo a su arquitectura, es decir, la ordenación funcional de los
elementos internos que proporciona al dispositivo sus características específicas.

Memoria programable de sólo lectura (PROM).
Está formada por un conjunto fijo de puertas AND (no programable)conectadas como decodificador y una matriz programable OR, como muestra la figura 5.3. Se utiliza como memoria direccionarle y no como dispositivo lógico.




Tipos de PROM
RAM. Son dispositivos donde se pueden almacenar varios datos numéricos, según su capacidad. La escritura y lectura de este tipo de memorias se realiza sólo cuando existe alimentación.
DRAM (memoria dinámica) basada entransistores por lo cual es
reducible. Es lenta por que necesita que esté pasando corriente (refresh)
SRAM (memoria estática) basada en flip-flops, es mucho más rápida que
la anterior ya que no necesita de una corriente que alimente al circuito para
mantener el estado de los datos.
ROM. Dispositivos similares a los anteriores pero los números almacenados no se
pierden al suspender laalimentación
PROM. Grabada de fábrica, no es borrable
EPROM. Se puede grabar eléctricamente pero al borrado es con luz ultravioleta
EEPROM. Se borra y graba eléctricamente



Matriz lógica programable PLA
Es un PLD formado por una matriz AND programable y una matriz OR programable.



Matriz lógica programable PAL
Se ha desarrollado para superar ciertas desventajas de la PLA, tales comolargos retardos debidos a fusibles adicionales que resulta de la utilización de dos matrices programables y la mayor complejidad del circuito.
La PAL básica está formada por una matriz AND programable y una matriz OR fija con la lógica de salida.



Matriz lógica genérica GAL
Es el desarrollo más reciente. Al igual que la PAL se forma con una matriz AND
programable y una matriz OR...