อุปกรณ์ลอจิกแบบโปรแกรมได้ประเภทนี้ใช้สำหรับสร้างวงจรลอจิกเชิงผสมแบบกำหนดเอง ประกอบด้วยอาร์เรย์ของเกต AND ที่สามารถโปรแกรมได้ ตามด้วยอาร์เรย์ของเกต OR ที่คงที่

• PAL ออกแบบและใช้งานได้ง่ายกว่าและเร็วกว่า Programmable Logic Arrays (PLAs) แม้ว่าจะมีความยืดหยุ่นน้อยกว่าก็ตาม
• โดยทั่วไปแล้วจะถูกนำมาใช้ในระบบดิจิทัลเพื่อสร้างฟังก์ชันตรรกะเฉพาะอย่างได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ส่วนประกอบน้อยลง

ส่วนประกอบหลัก

อาร์เรย์ AND ที่ตั้งโปรแกรมได้

อาร์เรย์ AND ประกอบด้วยเกต AND หลายตัว ซึ่งผู้ออกแบบสามารถตั้งโปรแกรมการเชื่อมต่ออินพุตได้ これにより ทำให้สามารถสร้างพจน์ผลคูณที่แตกต่างกันได้โดยการรวมตัวแปรอินพุตเข้าด้วยกัน

อาร์เรย์ OR แบบคงที่

อาร์เรย์ OR ประกอบด้วยเกต OR แบบคงที่ที่รวมเอาเอาต์พุตของอาร์เรย์ AND ที่ตั้งโปรแกรมได้เข้าด้วยกันเพื่อสร้างเอาต์พุตสุดท้าย

อินพุตและเอาต์พุต

อุปกรณ์ PAL มีอินพุตหลายตัวที่ป้อนเข้าสู่ชุดวงจร AND และมีเอาต์พุตจำนวนคงที่ที่สร้างขึ้นโดยชุดวงจร OR

กลไกการเขียนโปรแกรม

PAL ถูกตั้งโปรแกรมโดยใช้ภาษาอธิบายฮาร์ดแวร์ (HDL) หรือเครื่องมือเขียนโปรแกรมเฉพาะทาง การตั้งโปรแกรมจะกำหนดวิธีการเชื่อมต่ออินพุตในอาร์เรย์ AND

การเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้อื่นๆ

ความแตกต่างหลักระหว่าง PLA, PAL และ ROM อยู่ที่โครงสร้างของพวกมัน:

• ในวงจร PLA นั้น เกต AND ที่ตั้งโปรแกรมได้จะตามด้วยเกต OR ที่ตั้งโปรแกรมได้
• ในวงจร PAL นั้น วงจร AND ที่ตั้งโปรแกรมได้จะถูกวางไว้หลังวงจร OR ที่คงที่
• ใน ROM นั้น อาร์เรย์ของเกต AND ที่กำหนดไว้ตายตัวจะตามด้วยอาร์เรย์ของเกต OR ที่สามารถตั้งโปรแกรมได้

ตัวอย่าง: จงเขียนฟังก์ชันที่กำหนดให้โดยใช้ PAL: รูปแบบใดก็ได้ของผลรวมของผลคูณ (SOP) หรือผลคูณของผลรวม (POS) สามารถนำมาใช้สร้างฟังก์ชันบูลีนได้

มีตัวแปรป้อนเข้าสามตัวคือ A, B, C และฟังก์ชันสามฟังก์ชันคือ X, Y, Z จงใช้พจน์ผลรวม-ผลคูณ (SOP) เพื่อแสดงฟังก์ชันที่กำหนดให้ดังต่อไปนี้:

X(A,B,C)=∑(2,3,5,7)  

Y(A,B,C)=∑(0,1,5)

Z(A,B,C)=∑(0,2,3,5)

ตารางความจริงต่อไปนี้จะช่วยให้เข้าใจฟังก์ชันได้ดียิ่งขึ้นเมื่อพิจารณาจากค่าอินพุตที่กำหนดให้:

กรอกค่า '1' ในคอลัมน์ผลลัพธ์ที่ตรงกับมินเทอร์มที่ระบุในแต่ละฟังก์ชัน

หาค่า X, Y, Z: หาค่าต่ำสุดที่สูงที่สุด (ค่าฟังก์ชันเท่ากับ 1 ในกรณี SOP) ในแต่ละเอาต์พุตของฟังก์ชัน:

X = A'B + AC

Y = A'B' + B'C

Z = A'B + A'C + AB'C

อาร์เรย์ AND ถูกตั้งโปรแกรมให้สร้างเงื่อนไขผลคูณที่จำเป็น ในขณะที่อาร์เรย์ OR จะรวมเงื่อนไขเหล่านั้นเข้าด้วยกันอย่างถาวรเพื่อสร้างผลลัพธ์สุดท้าย

เอื้ออำนวย

• ประสิทธิภาพสูง: อุปกรณ์ PAL ใช้ตรรกะเชิงผสมอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้อาร์เรย์ AND ที่ตั้งโปรแกรมได้และอาร์เรย์ OR แบบคงที่ ลดการใช้ฮาร์ดแวร์ที่ไม่จำเป็นให้น้อยที่สุด
• ต้นทุนการผลิตต่ำ: PAL มีต้นทุนการผลิตที่คุ้มค่ากว่า Programmable Logic Arrays (PLAs) เนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่ายกว่าและใช้แถว OR แบบคงที่
• ความปลอดภัยสูง: เมื่อตั้งโปรแกรมแล้ว การเชื่อมต่อภายในของ PAL จะแก้ไขได้ยากมาก ซึ่งให้การป้องกันที่ดีกว่าจากการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ได้รับอนุญาต

ข้อเสีย

• ความยืดหยุ่นที่จำกัด: เมื่อตั้งโปรแกรมแล้ว การกำหนดค่าของอาร์เรย์ AND จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งจำกัดความยืดหยุ่นในการออกแบบเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้ขั้นสูงกว่า เช่น อาร์เรย์เกตที่ตั้งโปรแกรมได้ภาคสนาม (FPGA)
• ข้อจำกัดด้านขนาด: อุปกรณ์ PAL อาจมีจำนวนเกตตรรกะและอินพุตที่จำกัด ซึ่งอาจจำกัดความซับซ้อนของวงจรตรรกะที่สามารถนำมาใช้งานได้
• ความล่าช้าในการส่งสัญญาณ: โครงสร้างคงที่ของอาร์เรย์ OR อาจทำให้เกิดความล่าช้าในการส่งสัญญาณ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันความเร็วสูง

แอปพลิเคชัน

• การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล: PAL ถูกนำไปใช้ในแอปพลิเคชันการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลหลากหลายประเภท ซึ่งจำเป็นต้องใช้วงจรลอจิกแบบกำหนดเองเพื่อกรองและประมวลผลสัญญาณ
• ระบบควบคุม: สิ่งเหล่านี้ใช้ในระบบควบคุมเพื่อทำหน้าที่เชิงตรรกะเฉพาะ เช่น เครื่องสถานะและตรรกะควบคุมสำหรับการทำงานอัตโนมัติ
• ระบบฝังตัว: PAL มักพบได้ในระบบฝังตัวเพื่อทำหน้าที่ทางตรรกะอย่างง่ายที่ไม่ต้องการทรัพยากรฮาร์ดแวร์จำนวนมาก
• ระบบสื่อสาร: ใช้ในระบบสื่อสารเพื่อกำหนดเส้นทางสัญญาณและทำหน้าที่เข้ารหัส/ถอดรหัส