南邮数电-习题答案

10.1 PLD 器件有哪几种分类方法？按不同的方法划分PLD 器件分别有哪几种类型？ PLD 器件通常有两种分类方法：按集成度分类和按编程方法分类。按集成度分类， PLD 器件可分为低密度可编程逻辑器件（LDPLD）和高密度可编程逻辑器件（HDPLD）两种。 具体分类如下： LDPLD PROM PLA PAL GAL CPLD HDPLD FPGA PLD 按编程方法分类，PLD 器件可分为一次性编程的可编程逻辑器件、 紫外线可擦除的可编 程逻辑器件、电可擦除的可编程逻辑器件和采用SRAM 结构的可编程逻辑器件四种。 10.2 PLA、PAL、GAL 和 FPGA 等主要 PLD 器件的基本结构是什么？ PLA 的与阵列、或阵列都可编程；PAL的与阵列可编程、或阵列固定、输出结构固定； GAL 的与阵列可编程、或阵列固定、输出结构可由用户编程定义； FPGA 由 CLB、IR、IOB 和 SRAM 构成。逻辑功能块（CLB）排列成阵列结构，通过可编程的内部互连资源（IR） 连接这些逻辑功能块， 从而实现一定的逻辑功能， 分布在芯片四周的可编程I/O 模块（IOB） 提供内部逻辑电路与芯片外部引出脚之间的编程接口，呈阵列分布的静态存储器（SRAM） 存放所有编程数据。 10.3 PAL器件的输出与反馈结构有哪几种？各有什么特点？ PAL器件的输出与反馈结构有以下几种： （1）专用输出结构：输出端为一个或门或者或非门或者互补输出结构。 （2）可编程输入/输出结构：输出端具有输出三态缓冲器和输出反馈的特点。 （3）寄存器输出结构： 输出端具有输出三态缓冲器和D 触发器， 且 D 触发器的Q端 又反馈至与阵列。 （4）异或输出结构：与寄存器输出结构类似，只是在或阵列的输出端又增加了异或 门。 10.4 试分析图 P10.4 给出的用 PAL16R4构成的时序逻辑电路的逻辑功能。 要求写出电 路的激励方程、状态方程、输出方程，并画出电路的状态转移图。工作时， 11脚接低电平。 图中画“×”的与门表示编程时没有利用， 由于未编程时这些与门的所有输入端均有熔丝与 列线相连，所以它们的输出恒为0。为简化作图，所有输入端交叉点上的“×”不再画，而 改用与门符号里面的“×”代替。 （提示：R 为同步清 0 控制端，C 为进位信号输出端） 该时序逻辑电路由 4 个 D 触发器和若干门电路构成，设 17、16、15、14 引脚对应的 D 触发器的输出分别用Q3、Q2、Q1、Q0表示，电路的激励方程如下： D 3  R Q 3Q1 Q 3Q0 Q 2Q1Q0 D 2  R Q 2Q0 Q 2Q1 Q 3Q1Q0 D 1  R Q 1Q0 Q 3Q2Q0 Q 3Q2Q0 输出方程为： C  Q 3Q2Q1Q0， Y 3  Q 3， Y 2  Q 2，Y1  Q 1， Y 0  Q 0 状态方程为： Q 3  D 3  R Q 3Q1 Q 3Q0 Q 2Q1Q0 Q 2  D 2  R Q 2Q0 Q 2Q1 Q 3Q1Q0 Q 1  D 1  R Q 1Q0 Q 3Q2Q0 Q 3Q2Q0 Q 0 D 0  R Q 3Q2Q1 Q 3Q2Q1 Q 3Q2Q1 Q 3Q2Q1 电路的状态转移图如下： /0000 1 /1000 0 0111 /1001 1 0110 /1011 1 0100 /1010 1 /1110 1 0101 /1111 1 0000 /1101 1 0010 /1100 1 0011 /0101 1 1011 /0100 1 11111110 Q3Q2Q1Q0 /0001 1/0011 1 / Y3Y2Y1Y0C /0010 1 1001 /0110 1 1000 /0111 1 1010 11001101 0001 电路的逻辑功能： 输出为循环码的模 16 加法计数器， R 为同步清 0 控制端， 1 有效， C 为进位信号输出端， 为 0 时，表示计数器处于最大值。 10.5 GAL 和 PAL有哪些异同之处？各有哪些突出特点？ GAL 和 PAL相同之处：基本结构都是与阵列可编程，或阵列固定的PLD。 相异之处： PAL的输出结构固定， 而 GAL 的输出结构可由用户编程确定； 相当一部分的 PAL 器件采用熔断丝工艺，而GAL 器件采用 EECMOS 工艺。 625978014.doc 突出特点：用 PAL 器件设计电路时，不同的应用场合，应选用不同型号的PAL器件， 且相当一部分的 PAL器件为一次性编程。同一型号的GAL 器件可应用于不同的设计场合， 且可多次编程。 10.6 GAL16V8 的 OLMC 有哪几种具体配置？ 在 SYN、AC0、AC1（n）的控制下，OLMC 可配置成 5 种不同的工作模式： （1）SYN=1，AC0=0，AC1（n）=1 时，为专用输入模式； （2）SYN=1，AC0=0，AC1（n）=0 时，为专用组合输出模式； （3）SYN=1，AC0=1，AC1（n）=1 时，为反馈组合输出模式； （4）SYN=0，AC0=1，AC1（n）=1 时，为时序电路中的组合输出模式； （5）SYN=0，AC0=1，AC1（n）=0 时，为寄存器输出模式； 10.7 ispGAL16Z8 在结构上与 GAL16V8 相比有哪些异同之处？ ispGAL16Z8 除了包含有 GAL16V8 的结构外，比 GAL16V8 增加了 4 条引线：数据时钟 DCLK，串行数据输入 SDI，串行数据输出 SDO 及方式控制 MODE；增加了与编程有关的 附加控制逻辑和移位寄存器。 10.8 GAL16V8 的电子标签有什么作用？它最多由几个字符组成？加密后电子标签还能 否读出？ 电子标签起到标识作用，可供用户存放各种备查的信息，如器件的编号、电路的名称、 编程日期、 编程次数等。 电子标签最多可由 8 个字节的任意字符组成。 它不受加密位的控制， 随时都可访问读出。 10.9 GAL16V8 用作时序逻辑设计时，其时钟和输出使能信号怎样加入？输出使能信号 是高电平有效还是低电平有效？ GAL16V8 用作时序逻辑设计时， 1 脚接时钟信号 CLK， 11 脚接输出使能信号OE，OE为 低电平有效。 10.10 GAL16V8 每个输出最多可有多少个乘积项？如要求用 GAL16V8 来实现包含 9 个乘积项的函数 F=PT1+ PT2+ PT3+ PT4+ PT5+ PT6+ PT7+ PT8+ PT9，怎么办？ GAL16V8每个输出最多可有8个乘积项。 令F1= PT1+ PT2+ PT3+ PT4+ PT5+ PT6+ PT7， 用 2 个 OLMC 来实现函数 F（此时 GAL16V8 的 OLMC 工作在反馈组合输出模式，最多能 实现 7 个乘积项相加） ，一个OLMC 实现 7 个乘积项相加（即函数F1） ，从相应的芯片引脚 输出并反馈到与阵列，使 F1 作为一个输入项，另一个 OLMC 实现 F1 和 PT8、PT9 相加， 从相应的芯片引脚输出，从而实现函数F。 第 3 页 共 5