Programmierbare Logikgeräte (PLDs) sind wesentliche Komponenten in digitalen Systemen, die eine Anpassung der Logikfunktionen ermöglichen. Die Verwendung von Logikgattern zum Bau dieser Geräte umfasst spezifische Techniken und Berechnungen, um korrekte Funktionsweise und Effizienz zu gewährleisten. Dieser Artikel untersucht die grundlegenden Methoden, die beim Entwerfen von PLDs mit Logikgattern verwendet werden.

Grundlegende Techniken zum Erstellen von PLDs

Die Konstruktion von PLDs beginnt mit der Auswahl geeigneter Logikgatter wie UND-, ODER- und NICHT-Gatter, die kombiniert werden, um gewünschte Logikfunktionen zu implementieren. Die primäre Technik besteht darin, ein programmierbares Array von Logikgattern zu erstellen, das für verschiedene Operationen konfiguriert werden kann.

Verbindungen zwischen Gattern werden durch programmierbare Schalter oder Multiplexer hergestellt, was Flexibilität ermöglicht.

Techniken zur Implementierung von Logikfunktionen

Die Implementierung von Logikfunktionen in PLDs erfordert systematische Methoden wie Summenprodukte (SOP) und Summenprodukte (POS), die den Prozess des Entwurfs von Logikschaltungen vereinfachen, indem Funktionen in standardisierten Formen ausgedrückt werden.

Beispielsweise kann eine Funktion F als Summe von Minterms in SOP-Form dargestellt werden, die direkt auf UND-ODER-Gatterkonfigurationen abbildet.

Berechnungen für Logic Gate Design

Berechnungen beim Entwerfen von PLDs konzentrieren sich auf die Minimierung der Anzahl von Gattern und Verbindungen. Boolesche Algebra vereinfacht Logikausdrücke und reduziert die Hardwarekomplexität. Karnaugh-Karten werden auch verwendet, um Funktionen zu visualisieren und zu minimieren.

Wenn man beispielsweise einen Booleschen Ausdruck wie (A AND B) ODER (A AND C) vereinfacht, so wird A AND (B OR C) erzeugt, wodurch die Anzahl der benötigten Gatter reduziert wird.