Arquitectura Basica De Los PLD's

QUE SON LOS PLD?

Los PLD son dispositivos digitales que se pueden configurar por el usuario para implementar una amplia variedad de funciones lógicas en sistemas. Estos dispositivos tienen pines de entrada, un arreglo lógico programable y pines de entrada y salida. Muchos PLD's tienen salidas programables que incrementan su flexibilidad haciéndolos útiles para una gran variedad de aplicaciones (fig. 1).

ARQUITECTURA BASICA DE LOS PLD's

Las entradas del PLD entran al arreglo lógico los cuales son hechos de columnas y filas. La figura 2 muestra tal arreglo. Cada par de columnas representa la entrada negada o complementada y la misma entrada sin negar. Cada fila constituye un término AND. Las conexiones lógicas se establecen entre diferentes columnas y filas en el arreglo para determinar cual combinación de entradas llevaran al termino AND a un nivel alto. Más de un término AND alimenta una compuerta OR. La salida es la suma de productos.

PLD’S VS LÓGICA DISCRETA.

La forma tradicional de implementar un circuito digital consiste en llevar a cabo el diseño lógico, seleccionar la familia lógica que se va utilizar (TTL, CMOS, ECL, etc.) y finalmente seleccionar los chips individuales que formaran el circuito final. Este método presenta diversos problemas, que se agravan conforme aumenta el grado de complexidad del circuito.

Para ejemplificar estos problemas supongamos que se requiere implementar el circuito siguiente utilizando lógica discreta o tradicional.

En primer lugar, al analizar este circuito (de poca complejidad) observamos que para algunas variables de entrada (B y C) se tienen hasta 7 niveles de retardo, y en otras (I y J) tan sólo 2 retardos. Esto ocasiona que unas señales lleguen primero que otras a la última compuerta del circuito, lo que causa errores en la operación del mismo. La solución típica es retardar la señal que llega primero, para esperar a las otras. Sin embargo, esta solución limita considerablemente la velocidad global del diseño.

Un segundo problema es el número de circuitos integrados o chips que se requieren. Si contamos las compuertas, determinamos, para la familia TTL, que se necesitamos:

• 1 chip 7400 (4) compuertas NAND.

• 1 chip 7432 (4) compuertas OR.

• 1 chip 7404 (6) inversores.

• 1 chip 7408 (4) compuertas AND.

En total 4 circuitos integrados, en los cuales no todas las compuertas del paquete serán utilizadas.

Esto da como desventajas mucho espacio requerido para los chips, consumo de potencia relativamente alto, diseño del circuito impreso complejo, etc. Como una solución simple y efectiva a estos problemas, y a otros más, se inventaron precisamente los PLD’s, en los cuales se eliminan los retardos, se hace la implementación en un solo chip, hay un menor consumo y ocupan un menor espacio en el impreso.

A continuación se muestra el diagrama de un PAL16L8, en donde fácilmente se podría programar el circuito digital del ejemplo, y todavía sobra espacio. Este circuito presenta 16 entradas y 8 salidas como máximo.

PORQUÉ EL USO DE LOS PLD's?

La flexibilidad y programabilidad de los PLD's hacen que el diseño con ellos sea mucho más rápido que diseñar con lógica discreta. Esto es, se puede utilizar el PLD para implementar la mayoría de las funciones hechas con los cientos de dispositivos de la familia lógica "7400". También cabe recalcar que se

...