Digital-electronics 简明教程

Programmable Array Logic (PAL)

在上一章中，我们解释了 Programmable Logic Array (PLA) ，它是一种可编程逻辑器件 (PLD)。本章将讨论另一种称为 Programmable Array Logic (PAL)的可编程逻辑器件。

PLA 和 PAL 之间的主要区别在于，在 PLA 器件中，AND 阵列和 OR 阵列都是可编程的，而在 PAL 的情况下，OR 阵列是固定的，而 AND 阵列是可编程的。可编程阵列逻辑 (PAL) 也由 AND 门和 OR 门阵列组成。

PAL 具有的最重要的优势在于它很容易编程，因为它只包含一个可编程 AND 门阵列，尽管它不像 PLA 那样灵活。

What is a PAL?

在数字电子领域，有几种不同类型可编程逻辑器件或 PLD。可编程阵列逻辑 (PAL) 也是一种用于设计和实现各种自定义逻辑功能的 PLD。这些可编程阵列逻辑器件使数字设计师能够以高度的灵活性和效率开发复杂的逻辑结构。

从结构上来说，一个 PAL 器件包含一个可编程 AND 门阵列，连接至一个固定的 OR 门阵列。通过互连输入线路、AND 门，和 OR 门，这个阵列结构有助于实现各种逻辑函数。

Block Diagram of PAL

与 PLA 类似，可编程阵列逻辑 (PAL) 也是一种固定架构逻辑器件，具有一个可编程 AND 门阵列和一个固定 OR 门阵列，如下图所示-

block diagram of pal

从这个框图可以看出，PAL 由以下三个主要组件组成-

  1. Input Buffers

  2. AND Gate Array

  3. OR Gate Array

这些组件通过一个用“X”表示的编程连接连接在一起。在实践中，这些编程连接可以通过 EPROM 单元或其他编程技术来实现。

Combinational Logic Design Using PAL Devices

我们可以使用可编程阵列逻辑 (PAL) 器件设计组合逻辑电路。在使用 PAL 设计组合逻辑时，重要的是要注意，求和积形式的布尔表达必须简化才能适合 PAL 的每一段。

由于 OR 门阵列是固定的，因此馈入每个 OR 门的乘积项数量不能更改。如果出现乘积项数量过多，那么必须为该段实现布尔函数。

让我们借助示例来了解使用 PAL 器件的组合逻辑设计。

Example

考虑一个具有 3 个输入和 2 个输出的组合逻辑电路。输出的逻辑函数如下所示。使用 PAL 实现此电路。

\mathrm{X(A,B,C) \: = \: \sum \: m(1,2,4,6)}

\mathrm{Y(A,B,C) \: = \: \sum \: m(0,1,3,6,7)}

获取给定逻辑函数的布尔表达式，

combinational logic design using pal devices

从这些卡诺图中，我们得到，

\mathrm{X \: = \: A\overline{C} \: + \: B\overline{C} \: + \: \overline{A} \: \overline{B} C}

\mathrm{Y \: = \: \overline{A} \:\overline{B} \: + \: BC \: + \: AB}

现在，准备这些输出函数的 PAL 程序表，如下所示-

Product Terms

AND Gate Inputs

A

B

C

1

$\mathrm{A \: \overline{B}}$

1

-

0

2

$\mathrm{B \: \overline{C}}$

-

1

0

3

$\mathrm{\overline{A} \: \overline{B} \: C}$

0

0

1

4

$\mathrm{\overline{A} \: \overline{B}}$

0

0

-

5

$\mathrm{B \: C}$

-

1

1

6

$\mathrm{A \: B}$

1

1

现在，让我们按照这个表实现 PAL 逻辑电路。该电路图如下图所示-

pal logic circuit diagram

这就是我们可以使用可编程阵列逻辑 (PAL) 实现逻辑函数的方法。

Advantages of PAL

在数字电子领域，可编程阵列逻辑 (PAL) 由于其提供的诸多优势而广泛用于组合和时序电路设计。

  1. PAL设备在定制逻辑函数的设计和实施方面提供了更大的灵活性，因为它可以通过在输入线和与门之间进行互连来实现编程，以便它能够满足特定应用程序的要求。

  2. PAL设备还提供了实现复杂逻辑函数更经济的方式。这是因为PAL由于其编程能力消除了对定制制造工艺的要求。

  3. PAL还有助于最大限度地缩短开发和发布电子产品所需的时间。

  4. 由于其高集成度，PAL允许在一个设备内实现多个逻辑函数。因此，它们有助于开发紧凑和高效的设计。

Disadvantages of PAL

然而，可编程阵列逻辑（PAL）具有如上所述的几个优点，但它们也有一些缺点，如下所列：

  1. PAL设备在逻辑函数实现的复杂性方面有一些局限性。这是因为PAL包含一定数量的输入线、与门和或门。因此，如果我们需要实现一个复杂的逻辑函数，那么我们可能需要多个PAL。

  2. PAL设备具有固定的体系结构，其中包含一个固定或门阵列和一个可编程与门阵列。因此，这些设备无法用于实现某些逻辑函数。

  3. 由于PAL的输入和输出线路有限。这导致电子设备的I/O连接受到限制。

  4. 对PAL设备进行编程是一个非常复杂且耗时的过程。它还需要一些专门的工具和专业知识。

Applications of PAL

可编程阵列逻辑（PAL）广泛应用于数字电子领域的各种应用中。PAL的一些常见应用如下：

  1. PAL用于嵌入式系统，用于实现控制逻辑，提供不同组件、传感器和其他子系统之间的接口，并执行各种信号处理任务，如滤波、调制、解调、信号调节等。

  2. 在通信系统中，PAL用于实现编码和解码算法、协议处理、错误检测和校正、复用和解复用等。

  3. PAL还用于汽车电子领域，用于实现管理发动机功能、燃油喷射、排放控制系统、防抱死制动系统、音响系统、导航和驾驶员辅助系统。

  4. 在工业自动化和机器人技术中，PAL发挥着重要作用，因为它们有助于开发逻辑函数以控制和监视工业流程、传感器和其他组件。

  5. PAL还用于洗衣机、微波炉、家庭自动化系统等消费类电子产品中，以实现其控制功能。

Conclusion

PAL是一种可编程逻辑器件，用于实现组合逻辑与顺序逻辑，并广泛用作各种领域的通用设备。

由于其灵活性更高、易于编程和可靠性，PAL已成为数字电子领域的重要工具。