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PLD
INTRODUCCION
Unidad 1
Dispositivos Lógicos
Programables
Un Circuito Integrado (CI) es una pequeña pastilla de material
semiconductor, sobre la cual son fabricados transistores unidos entre si para
formar un circuito electrónico.
Al inicio de la era de los CI, estos eran diseñados para cumplir una tarea
especifica, es decir, desde el momento que abandonaban la fabrica cada
circuito integrado estaba «diseñado» para realizar una función determinada
durante toda su vida útil.
HISTORIA
A este tipo de circuitos de aplicación única se les
conoce como:
Circuito Integrado de Aplicación Especifica
(ASIC)
Mic
rop
roce
sa
do
r C
hip
Gra
fico
Co
mp
ue
rta
Ló
gic
a
HISTORIA
Los circuitos ASIC era la única tecnología existente, y presentaba algunos desafíos difícilmente superables
por su rigidez de aplicación, entre estos podemos nombrar:
• Altos Costos:
• Montar una línea de producción para ASIC podía costar
mas de un millón de dólares.
• Si se quería hacer pruebas fuera de un simulador, era
necesario la construcción de prototipos costosos.
• Volúmenes de producción:
• No era costeable fabricar solamente 100 chips.
• Verificación y validación:
• La técnica mas común para validar un diseño era por
medio de simulaciones de computadora.
• Fabricar un prototipo era muy costoso.
• Un error de diseño y el chip era inservible.
DESCRIPCIÓN
Un dispositivo PLD (Dispositivo Lógico Programable), es un circuito integrado, pero difiere de los ASIC en
no tener definida una tarea especifica al salir de la fabrica. Su tarea a realizar es «programada» por el
diseñador antes de poder ser utilizado en un dispositivo electrónico.
En caso que el dispositivo sea capaz de borrar su programación
actual para la carga de una nueva configuración, se le denominara
como dispositivo reconfigurable.
Sumador Decodificador
BCD
ALU Maquina de
Estados
USOS
• Lógica electrónica de Unión.
• Sustituir varias compuertas lógicas.
• Pequeños controladores.
• En dispositivos de mayor tamaño
hasta microprocesadores.
NOMENCLATURA
xxxxxxx – xx x xx x
Nombre del dispositivo
GAL16v8
16 entradas, 8 salidas
Velocidad en ns
Consumo de poder
L = Low Power
Q= Quarter Power
Tipo de empaquetado
P = Plastic DIP
PN = Lead free Plastic DIP
J = PLCC
JN = Lead free PLCC
S = SOIC
Tipo de uso
Comercial o Industrial
TIPOS DE PLD - PROM
Un dispositivo PROM – Memoria Programable de solo Lectura -, a pesar
de su nombre, es utilizado como un dispositivo para implementar lógica
digital. Su funcionamiento se basa en tomar una dirección de memoria
como entrada y mostrar como resultado el dato asignado a esa
combinación de entradas.
El diseño interno de una PROM consiste en un arreglo fijo de compuertas AND cuyas salidas
alimentan a un arreglo programable de compuertas OR.
Esta estructura nos permite seleccionar que productos de las entradas serán utilizadas para alimentar
la compuerta OR y producir una salida.
PROM
Entr
adas
Salid
as
TIPOS DE PLD - PAL
Un PAL – Arreglo Lógico Programable – es un dispositivo compuesto por
una serie de compuertas AND de entradas programables que alimentan
compuertas OR fijas.
Los diseños en estos dispositivos se presentan como la suma de
productos, donde el diseñador puede seleccionar las los productos que
deben de sumarse para obtener el resultado.
Para implementar la ecuación : dout = /ABC + A/BC + AB/C
Esta arquitectura es muy popular y es utilizada para la construcción de
otros PLDs basados en Macro celdas. Su principal aplicación es el
remplazo de varias compuertas lógicas por un solo PAL.
Estos dispositivos contienes Flip – Flops en alguna de sus salidas.
TIPOS DE PLD - PLA
Los dispositivos PLA – Arreglo Lógico Programable – contiene una sección de compuertas AND y una
sección de compuertas OR programable, dando una gran flexibilidad de diseño.
En estos dispositivos es posible implementar cualquier función lógica de suma de productos, además
de implementar circuitos con retroalimentación, ya que algunas de las salidas de los términos OR
tienen conexión de vuelta a los términos AND.
TIPOS DE PLD - GAL
Los dispositivos GAL – Arreglo Lógico Genérico - es un dispositivo programable que utiliza
características tanto de PROM como de PALS.
Entre sus características mas importantes
están:
• Esta formado por dos secciones: una
sección AND programable y una
sección OR programable.
• Tiene acceso a todos los pines de
entrada y algunos con
retroalimentación a la lógica
programable.
• Utiliza Macro Celdas en sus salidas.
• Puede emular el comportamiento de
una PAL o una PROM.
• Son reconfigurables.
TIPOS DE PLD - CPLD
Un CPLD – Dispositivo Lógico Programable Complejo - trabaja bajo el principio de los demás
dispositivos comentados en esta sección, pero tiene la capacidad de almacenar diseños realmente
grandes. Su arquitectura esta basada en las PAL, con algunas de las características de las PLA.
La manera en la que implementan lógica continua siendo por medio de conexiones de arreglos de
compuertas AND y OR.
TIPOS DE PLD - FPGA
Los FPGA – Arreglo de Compuertas Programable en Campo – es el dispositivo programable mas
complejo y dinámico de esta lista. Este consta de dos módulos principales:
• Bloque de Lógica Configurable (CLB) .- Son la base de las FPGA, cada CLB consta de una
sección combinacional (LUT) capaz de llevar acabo cualquier tabla de verdad con entradas
iguales en cantidad a las de la LUT, además tiene una sección de memoria (Flip Flop)
• La sección de CLB se encuentra rodeada por un grupo de bloque que entrada/salida. Estos
permiten que cada uno de los pines del CI puedan ser utilizados como un pin de entrada,
salida o entrada – salida.
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