Деякі приклади застосування ППП

На рис. 8.16 змальована схема простого генератора сигналів довільної форми. Імпульси тактової частоти надходять на вхід лічильника . Кодовий стан лічильника з кожним імпульсом збільшується на одиницю. На виходах лічильника поступово формуються всі стани від 0 до , де - розрядність лічильника (в даному випадку =8). Так як ці кодові стани є адресами ППП , то на виходах ППП з’являться ті числа, які попередньо були записані в ППП при програмуванні. Це може бути таблиця будь якої функції (синусоїдної, експоненціальної і т.п). Якщо виходи ППП під’єднати до цифро-аналогового перетворювача (ЦАП), то на виході ЦАП отримаємо аналоговий сигнал заданої форми.

В даній схемі такий сигнал періодично повторюється, при цьому період повторення . Наприклад, при і =1 кГц, =128 мс. Якщо розрядність адреса ППП більша за розрядність адреса лічильника, то в ППП можна запрограмувати дві і більше функції. На рис 8.16 показано, що адрес 8 використовується для вибору типу функції.

В ППП можна записати будь які табличні дані. Розглянемо варіант, як записати в ППП таблиці множення. Частина адрес ППП (рис 8.17а) використовується для співмножника , інша – для співмножника . На виходах створюється код добутку . На відміну від інших схем множення чисел така схема дозволяє отримати добуток дуже швидко (за десятки наносекунд). Недолік схеми рис 8.17а – мала розрядність співмножників. Цю розрядність можна збільшити вдвоє таким чином. Число розрядності можна представити як суму . Тоді добуток двох таких чисел . Схема, відповідаюча цьому запису, зображена на рис. 8.17б. Необхідні чотири мікросхеми ППП для отримання добутків , , і , проміжний суматор для отримання суми і основний суматор, в якому підсумовується із зсувами на розряди, із зсувами на розрядів, - без зсуву.

Збільшення розрядності в більшу кількість разів, природно, вимагає більш складних схем.

8.6 Програмовані логічні інтегральні схеми (ПЛІС)

ПЛІС – це сукупність елементів цифрової електроніки, що як ціле здатні виконувати функції обробки інформації.

Головною перевагою ПЛІС над великими спеціалізованими інтегральними схемами та надвеликими інтегральними схемами є малий час їхнього виготовлення з наперед заданими характеристиками. Одна ПЛІС може замінити до 60 чи, навіть, більше інтегральних схем малого та середнього ступеня інтеграції.

8.6.1 Мультиплексор як універсальний логічний елемент

Ідея використання мультиплексора, як універсального логічного елемента, грунтується на тому, що адресні входи А0 та А1 застосовують як інформаційні, на які подаються аргументи відтворення функції, в свою чергу, інформаційні входи мультиплексора D0 D3 (рисунки 8.18, 8.19) виконують роль настроювальних. При цьому на входах D0 D3 можуть формуватися як логічні константи так і деякі допоміжні функції.

За такої схеми рисунку 8.18, вибираючи той чи інший набір " нулів" і " одиниць" для настроювальних входів D0 D3, можна створити 16 бульових функцій (див. таблицю). На рисунку 8.18 схема настроєна на відтворення бульової функції F₅ 0110.

Рисунок 8.19 Використання мультиплексора для функції

На рисунку 8.19, як приклад, зображена побудова мажоритарного елементу за допомогою мультиплексора на 8 входів.

При реалізації булевих функцій з великою кількістю вхідних змінних, можна застосувати мультиплексне дерево, але іноді, це завдання можна розв’язати також, використовуючи частину настроювальних входів як вхідні аргументи.

8.6.2 Узагальнена структура ПЛІС

На рисунку 8.20 представлена узагальнена структура ПЛІС. Можливі три підходи при створенні конкретних ПЛІС. Перша - це коли з'єднання змінюють у групі логічних елементів " АБО" при цьому елементи " І" залишаються незмінними. Реалізують такі ПЛІС часто за допомогою ПППП. Другий підхід - це коли з'єднання змінюють у групі логічних елементів " І", при цьому елементи " АБО" - незмінні. Такі ПЛІС відносять до класу програмованої матричної логіки. Третій підхід, це коли змінними є як елементим " АБО" так і елементи " І". Такі ПЛІС відносять до класу програмованих логічних матриць.