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Circuits Logiques Programmables

Circuits Logiques Programmables. P rogrammable L ogic D evice. PLD. étapes de réalisation d’ un système électronique digital. Conception  Réalisation. Réalisation d’un système digital. Composants Logiques Programmables. Composants Standards TTL 74xxx CMOS 40xx,45xx ECL 10xxx.

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Circuits Logiques Programmables

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Presentation Transcript

  1. Circuits Logiques Programmables Programmable Logic Device PLD

  2. étapes de réalisation d’ un système électronique digital • Conception •  Réalisation

  3. Réalisation d’un système digital Composants Logiques Programmables Composants Standards TTL 74xxx CMOS 40xx,45xx ECL 10xxx -Processeurs -Contrôleurs

  4. SOLUTION 1  Avantage • Très rapide Inconvénient • N’est pas souple • Circuit encombrant

  5. SOLUTION 2  Avantage • Souple Inconvénient • Circuits relativement Compacts • Vitesse de traitement lente

  6. SOLUTION 3  Avantage • Réduction des coûts du système à réaliser • Réduction du volume et du poids • Réduction de la puissance consommée • Amélioration de la fiabilité • Amélioration des performances • Protection du ‘’secret technologique’’

  7. Les circuits logiques programmables • disposent d’un certain nombre de broches d’entrées et de sorties • remplacent l’association de plusieurs boîtiers logiques

  8. PLD PAL GAL EPLD FPGA

  9. STRUCTURE DE BASE D’UN PLD • Un ensemble d’opérateurs « ET » sur lesquels viennent se connecter les variables d’entrée et leurs compléments. • Un ensemble d’opérateurs « OU » sur lesquels les sorties des opérateurs « ET » sont connectées • Une éventuelle structure de sortie (Portes inverseuses, logique 3 états, registres...).

  10. PAL Programmable Array Logic Réseau Logique Programmable

  11. Les PAL • les premiers circuits programmables • Ils possèdent des matrices « ET » programmables • des matrices « OU » fixes • Ils ne sont donc programmables qu’une fois

  12. Fusibles PAL Les fonctions ET sont programmables

  13. Fusible intact Fusible détruit PAL Exemple d’un OU EXCLUSIF

  14. Structure d’un PAL à 4 entrées et 4 sorties

  15. Les différents type d’entrées/sorties • Entrées / Sorties combinatoires  • Sorties à registres  • Entrées / Sorties des PAL versatiles  (VPAL)

  16. PAL Sortie 3 ETATS(combinatoires)

  17. PAL Sortie à REGISTRE

  18. PAL Entrée / Sortie VERSATILE

  19. Type de boîtier Vitesse Consommation Nombre de sorties Structure de sortie Nombre d’entrées CE pour version CMOS PAL REFERENCE DES PALS (D’APRES AMD). PAL (CE) XX AB YY C ZZ DEF

  20. Lettre(s) Code(s) Structure de sortie L Combinatoire active bas H Combinatoire active haut C Combinatoire complémentaire R Registre synchrone (D) RA Registre asynchrone X Registre et OU exclusif V Versatile Structure de sortie

  21. Remarques • Le nombre d’entrées varie entre 10 et 22. • Le nombre de sorties varie entre 1 et 10. • La puissance est indiquée par une lettre code. • La vitesse indique le temps de propagation en nS. • Les versions versatiles ont une cellule de sortie programmable permettant d’obtenir n’importe quel autre type de structure de sortie (L, H, R ...). • Les versions CMOS (CE) sont effaçables électriquement. Les fusibles sont remplacés par des transistors de type MOS FET. Ce ne sont ni plus ni moins que des « GALs ».

  22. Exemple : PAL 16 L 8 H 15 PC • Type de boîtier : DIL plastique civile • Vitesse : 15 nS • Consommation : ½ puissance • Nombre de sorties : 8 • Structure de sortie : Combinatoire active Bas • Nombre d’entrées : 16

  23. EXEMPLES DE PAL • Le PAL 16L8 • Le PAL 16R8

  24. Le PAL 16L8 • 10 broches configurables uniquement en entrée • 2 broches configurables uniquement en sortie • 6 broches configurables en entrée et en sortie • 2 broches d’alimentation.

  25. Le PAL 16L8

  26. Le PAL 16L8 • L’ensemble des sorties provient de portes 3 états inverseuses • L’état haute impédance peut être commandée par l’ensemble des entrées • Chaque porte de la matrice « OU » possède 7 entrées • Chaque porte de la matrice «ET» possède 32 entrées

  27. Le PAL 16R8 • 8 broches (n° 2 à 9) configurables uniquement en entrée • 1 broche (n° 1) d’entrée d’horloge de l’ensemble des 8 bascules D • 1 broche (n° 11) de validation des 8 sorties (output enable) • 8 broches (n° 12 à 19) configurables en sortie et pouvant être réinjecter en entrée • 2 broches d’alimentation (n° 10 et 20).

  28. Le PAL 16R8

  29. Le PAL 16R8 • L’ensemble des sorties provient de portes 3 états inverseuses provenant elles-mêmes de bascules D • L’état haute impédance est commandée par l’entrée OE • Chaque porte de la matrice « OU » possède 7 entrées • Chaque porte de la matrice « ET » possède 32 entrées

  30. En résumé les huit sorties de ce circuit proviennent d’un registre trois états. La mise en haute impédance de ce dernier est commandée par la broche OE et la mémorisation est activée par les fronts montants de l’horloge CLK

  31. GAL Generic Array Logic Réseau Logique Reprogrammable Un GAL est un PAL effaçable électriquement

  32. GAL et PAL les fusibles irréversibles des PALs sont remplacés par des transistors MOS FET pouvant êtrerégénérés

  33. GAL et PAL les GALs sont constitués de transistor CMOS alors que les PALs classiques sont constitués de transistors bipolaires

  34. GAL et PAL • La consommation des GALs est donc beaucoup plus faible • Un GAL peut émuler n’importe quel PAL. Ces structures de sortie sont donc du type «Versatile » (V).

  35. PROTECTION CONTRE LA DUPLICATION • Les GAL sont dotés d’un bit de sécurité qui peut être activé lors de la programmation empêchant ainsi toute lecture du contenu du circuit. Ce bit est remis à zéro seulement en effaçant complètement le GAL.

  36. PROTECTION CONTRE LA DUPLICATION • Il est aussi constitué d’un ensemble de huit octets, appelé signature électronique, pouvant contenir des informations diverses sur le produit.

  37. Version Boîtiers Consommation Vitesse (nS) Nombre d’entrées Structure de sortie Nombre de sortie GAL REFERENCE DES GAL GAL XX AB YY ZZ C DEF G

  38. REFERENCE DES GAL • Version : « », Commerce. - « I », Indus. • Structure de sortie Boîtiers : « P », DIP - « J », PLCC • Nombre d’entrées Consommation : « L », ½ P - « Q », ¼ P

  39. MACRO CELLULE DE SORTIE (OLMC)

  40. Remarque • En configuration « Registre » et en n’utilisant pas l’état haut impédance des portes 3 états, il faut relier la broche OE (n°11) à VCC.

  41. Remarques : •  La programmation des cellules de sortie est transparente pour l’opérateur. C’est le logiciel de développement qui, en fonction de certaines indications (sortie / entrée registre ou combinatoire), effectue la configuration des structures de sortie •  Pour le GAL 16V8, Les broches 15 et 16 ne peuvent pas être configurées en entrées combinatoires

  42. EPLD Erasable Programmable Logic Device Circuit Logique reprogrammable de grande capacité

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