Схемотехника ПЛМ

Выпускаются ПЛМ как на основе биполярной технологии, так и на МОП-транзисторах. В матрицах имеются системы горизонтальных и вертикальных связей, в узлах пересечения которых при программировании создаются или ликвидируются элементы связи.

На рис. 10.2, а в упрощенном виде (без буферных элементов) показана схемотехника биполярной ПЛМ К556РТ1 с программированием пережиганием перемычек. Показан фрагмент для воспроизведения системы функций размерностью 4, 7, 3: параметры микросхемы К556РТ1 обеспечивают размерность 16, 48, 8, что достаточно для ее использования при решении указанной системы.

;

;

.

Элементами связей в матрице И служат диоды, соединяющие горизонтальные и вертикальные шины, как показано на рис. 10.2,б, изображающем цепи выработки терма t₁. Совместно с резистором и источником питания цепи выработки термов образуют обычные диодные схемы И.

До программирова­ния все перемычки целы, и диоды связи размещены во всех узлах коорди­натной сетки. При любой комбинации аргументов на выходе будет ноль, т. к. на вход схемы подаются одновременно прямые и инверсные значения аргументов, а . При программировании в схеме оставляются только необходимые элементы связи, а ненужные устраняются пережиганием пе­ремычек. В данном случае на вход конъюнктора поданы , и . Высокий уровень выходного напряжения (логическая единица) появится только при наличии высоких напряжений на всех входах. Низкое напряжение хотя бы на одном из входов фиксирует выходное напряжение на низком уровне, т. к. открывается диод этого входа. Таким образом выполняется операция И, в данном случае вырабатывается терм .

Рис. 10.2. Схемотехника ПЛМ, реализованной в биполярной технологии(а). Элементы связей в матрицах И (б) и ИЛИ (в)

Элементами связи в матрице ИЛИ служат транзисторы (рис. 10.2, в), включенные по схеме эмиттерного повторителя относительно линий термов и образующие схему ИЛИ относительно выхода (горизонтальной линии). На рис.10.2, в показана выработка функции F₁. Работа схемы ИЛИ, реализован­а в виде параллельного соединения эмиттерных повторителей. При изображении запрограммированных матриц наличие элементов связей (целые перемычки) отмечается точкой в соответствующем узле.

В схемах на МОП-транзисторах в качестве базовой логической ячейки используют инвертирующие элементы (ИЛИ-НЕ, И-НЕ). Соответственно этому изменя­ются и операции, реализуемые в первой и второй матрицах ПЛМ. В частно­сти, в схемотехнике п-МОП базовой ячейкой обычно служит ячейка ИЛИ-НЕ, а структура ПЛМ имеет вид (рис. 10.3). Такая ПЛМ является последовательностью двух матриц ИЛИ-НЕ, одна из которых служит для выработки термов, другая — для выработки выходных функций.

Терм в данном случае равен:

,

а функция:

.

Рис. 10.3. Схемотехника ПЛМ, реализованной на n-МОП-транзисторах

На основании этих выражений можно заключить, что известная связь между, операциями, выражаемая правилами де Моргана, говорит о фактическом сов­падении функциональных характеристик биполярной ПЛМ и ПЛМ на МОП-транзисторах: если на входы последней подавать аргументы, инвертированные относительно аргументов биполярной ПЛМ, то на выходе получим результат, отличающийся от выхода биполярной ПЛМ только инверсией.