可编程阵列逻辑 (PAL)
在上一章中，我们解释了可编程逻辑阵列 (PLA)，它是第一个可编程逻辑器件 (PLD)。本章将讨论另一种可编程逻辑器件，称为可编程阵列逻辑 (PAL)。
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 最显著的优势是它非常易于编程，因为它只包含一个可编程 AND 门阵列，尽管它不如 PLA 灵活。
什么是 PAL?
在数字电子领域，有几种不同类型的可编程逻辑器件或 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设备允许数字设计人员以高灵活性和效率开发复杂的逻辑结构。
从构造上讲，PAL 设备由连接到固定 OR 门阵列的可编程 AND 门阵列组成。这种阵列结构通过连接输入线、与门和或门来实现各种逻辑功能。
PAL 的框图
与 PLA 类似，可编程阵列逻辑 (PAL) 也是一种固定架构逻辑设备，具有可编程与门阵列和固定或门阵列，如下图所示 −
从该框图中可以看出，PAL 由以下三个主要组件组成 −
- 输入缓冲器
- 与门阵列
- 或门阵列
这些组件通过"X"表示的编程连接连接在一起。实际上，这些编程连接可以通过 EPROM 单元或其他编程技术进行。
使用 PAL 设备进行组合逻辑设计
我们可以使用可编程阵列逻辑 (PAL) 设备设计组合逻辑电路。在使用 PAL 设计组合逻辑时，需要注意的是，必须简化和积形式的布尔表达式以适合 PAL 的每个部分。
由于或门阵列是固定的，因此馈送到每个或门的乘积项的数量不能改变。如果存在乘积项数量较多的情况，则必须为该部分实现布尔函数。
让我们借助示例了解使用 PAL 设备进行组合逻辑设计。
示例
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。
$$\mathrm{X(A,B,C) \: = \: \sum \: m(1,2,4,6)}$$
$$\mathrm{Y(A,B,C) \: = \: \sum \: m(0,1,3,6,7)}$$
解决方案
获取给定逻辑函数的布尔表达式，
从这些 K-map 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，为这些输出函数准备 PAL 程序表，如下所示 −
| 乘积项 | 与门输入 | |||
|---|---|---|---|---|
| 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，让我们按照此表实现 PAL 逻辑电路。此电路图如下图所示 −
这就是我们如何使用可编程阵列逻辑 (PAL) 实现逻辑功能的方法。
PAL 的优势
在数字电子领域，可编程阵列逻辑 (PAL) 因其提供的多种优势而被广泛用于组合和顺序电路设计。
- PAL 设备在自定义逻辑功能的设计和实现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建立互连来进行编程，从而满足特定应用的要求。
- PAL 设备还提供了实现复杂逻辑功能的更便宜的方法。这是因为 PAL 具有编程能力，因此无需定制制造工艺。
- PAL 还有助于最大限度地缩短开发和推出电子产品所需的时间。
- 由于集成密度高，PAL 允许在单个设备中实现多种逻辑功能。因此，它们有助于开发紧凑而高效的设计。
PAL 的缺点
然而，可编程阵列逻辑 (PAL) 具有如上所述的几个优点，但也存在以下列出的一些缺点 −
- PAL 设备在逻辑功能实现的复杂性方面存在一些限制。这是因为 PAL 包含一定数量的输入线、与门和或门。因此，如果我们需要实现复杂的逻辑功能，那么我们可能需要多个 PAL。
- PAL 设备具有固定的架构，其中包含一组固定的或门和一组可编程的与门。因此，这些设备不能用于实现某些逻辑功能。
- 由于 PAL 的输入和输出线数量有限。这限制了电子设备的 I/O 连接性。
- 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。
PAL 的应用
可编程阵列逻辑 (PAL) 广泛应用于数字电子领域的各种应用。下面列出了 PAL 的一些常见应用 −
- 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，以及执行各种信号处理任务，如滤波、调制、解调、信号调节等。
- 在通信系统中，PAL 用于实现编码和解码算法、协议处理、错误检测和纠正、多路复用和解复用等。
- 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、音频系统、导航和驾驶辅助系统的控制逻辑。
- 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用于控制和监控工业过程、传感器和其他组件的逻辑功能。
- PAL 还用于洗衣机、微波炉、家庭自动化系统等消费电子产品中，以实现其控制功能。
结论
PAL 是一种可编程逻辑器件，用于实现组合逻辑和顺序逻辑，是一种用途广泛的器件，广泛应用于各个领域。
由于其更大的灵活性、易编程性和可靠性，PAL 已成为数字电子领域的重要工具。
