Xilinx XC3090-100PQ160C

Xilinx XC3090-100PQ160C — Описание и характеристики

Общее описание

XC3090-100PQ160C — это программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) семейства Xilinx XC3000 (серия FPGA на основе SRAM-конфигурации). Данная модель относится к старшим представителям семейства XC3000 и предназначена для построения сложных цифровых устройств с высокой логической емкостью. Кристалл выполнен в корпусе PQFP-160 (Plastic Quad Flat Pack) с 160 выводами. Скоростной класс — -100 (максимальная частота работы до 100 МГц в типовых условиях). Индекс «C» в конце обозначает коммерческий температурный диапазон (0°C…+85°C).

Ключевые особенности:

• Архитектура на основе логических блоков (CLB) с SRAM-памятью конфигурации.
• Поддержка динамической реконфигурации (частичной и полной) в пределах одной микросхемы.
• Наличие внутренних триггеров, разреженной встроенной логики и быстрых цепей переноса.
• Совместимость по выводам с другими моделями в корпусе PQ160.
• Питание ядра — +5 В (номинал), хотя для семейства XC3000 также допускалось питание 5.0 В±10%.

Примечание: Семейство XC3000 было выпущено в конце 1980-х — начале 1990-х годов. К настоящему времени оно устарело и снято с производства, однако всё еще встречается в ремонтной практике и образовательных курсах по цифровой электронике.

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---------------------------|-------------------------------------------------------------| | Семейство | Xilinx XC3000 (Архитектура: LCA — Logic Cell Array) | | Кристалл | XC3090 | | Скоростной класс | -100 (номинал: 100 МГц внутреннего тактирования) | | Корпус | PQFP‑160 (Plastic Quad Flat Package, 160 выводов, шаг 0.65 мм) | | Температурный диапазон | C = Коммерческий: 0…+85 °C (температура окружающей среды) | | Количество логических блоков (CLB) | 320 (максимум) | | Число триггеров (регистров) | 928 | | Ёмкость логических вентилей (эквивалентных) | ~9 000–10 000 типичных вентилей (зависит от логики) | | INPUT/OUTPUT блоки (I/O) | 144 двунаправленных (с конфигурируемым выходом push‑pull/открытый коллектор) | | Внутренняя память (RAM/ROM через конфигурируемые CLB) | До 3 072 байт (при использовании всех CLB в режиме памяти) | | Тактовая частота (собственный тактовый генератор) | До 100 МГц (для ядра) | | Время программирования | Через JTAG/специальный режим, скорость зависит от загрузчика | | Питание ядра (VCC) | +5.0 В (±10 %) | | Напряжение ввода/вывода (IVCC) | Может работать с 5 В логикой, совместимость с 3.3 В — через внешние буферы | | Потребляемый ток (CORE, типичный) | ~200–400 мА при 5 В (зависит от конфигурации и скорости) | | Конфигурационная память (SRAM) | Встроенная, загружается из внешнего ПЗУ/ПЛИС при включении питания | | Способ программирования | Загрузка битового потока через последовательный / параллельный интерфейс |

Основные технические параметры (в цифрах)

1. Логические ресурсы: 320 CLB, каждая содержит: 2 триггера (D‑типа), 2 комбинаторных блока F/G и схемы быстрого переноса.
2. Быстрые линии задержки (CARRY CHAIN): Встроены в каждый CLB для построения мощных сумматоров/счетчиков.
3. Количество выводов: 160 всего, из них 128 выводов I/O (включая специализированные входами тактирования). Остальные — питание/земля, конфигурация, JTAG (обычно 4 выделенных вывода).
4. Максимальное количество внешних тактовых сигналов: 2 глобальных тактовых входа (с их разводкой по маршрутизации).
5. Скорость ввода-вывода: стандартная нагрузка до 20 pF, время задержки ~10–15 нс (зависит от режима SLAVE/PACE).

Партномера (Part Numbers)

Официальное маркирование микросхемы выглядит так:

XC3090 - <Speed> <Package> <Temp>

Полные варианты для данного кристалла:

| Партномер | Корпус | Скорость | Температура | |--------------------------|-------------|----------|---------------| | XC3090-100PQ160C | PQFP‑160 | -100 | Commercial (0•C…+85•C) | | XC3090-70PQ160C | PQFP‑160 | -70 | Commercial | | XC3090-50PQ160C | PQFP‑160 | -50 | Commercial | | XC3090-100PQ160I | PQFP‑160 | -100 | Industrial (-40…+85•C) | | XC3090-100QG160C | QFP‑160 (керамика) | -100 | Коммерческий (редкий) |

Совместимость с другими температурами: Приставка I (Industrial) расширяет рабочий диапазон до -40°C..+85°C, но эти варианты редки, а M (Military) происходит от применения радиационной стойкости.

Таблица совместимых моделей

Ниже приведены микросхемы того же семейства, которые являются прямыми родственниками XC3090 и могут работать в аналогичных цепях при условии совпадения корпуса и размещения выводов (для корпуса PQ160).

| Модель | Корпус | ЛЕ/Aктивирающим ядро | Примечание по совместимости | |-----------------|--------|----------------------------|--------------------------------------------------| | XC3000 CORE | — |— |База архитектуры | | XC3020-100PQ160C | PQ‑160 | ~2.5K вентилей | Менее ресурсов, но идентичный корпус | | XC3030-100PQ160C | PQ‑160 | ~3K вентилей | Совместим с XC3090 в PQ160 | | XC3042-100PQ160C | PQ‑160 | ~4K вентилей | Совместим с XC3090 в PQ160 | | XC3064-100PQ160C | PQ‑160 | ~6K вентилей | Ближайшая по логике модель | | XC3090-100PQ160C | PQ‑160 | ~9K вентилей — эталон | — |

Программное обеспечение и совместимость (логическая)

• Редактор схем/написание кода:
  • Поддерживается Xilinx Foundation Series (ISE 5.2 и ранние)
  • Старые версии Viewlogic, OrCAD, Synopsys FPGA Compiler для синтеза
  • Политики настройки:

• Би-файл конфигурации имеет расширение .BIT — используется программатором (например, Xilinx XChecker или универсальным USB‑Jtag).

  • Формат загрузки: обычно преобразуется в .HEX и записывается в специализированные EEPROM (например, XC1701E или последовательные 27C64).

Важное предупреждение по применению

1. Напряжение питания 5 В — Питание ядра подаётся на выводы VCC (обычно 46–48 пин), часто допускается работа только с TTL‑уровнями (3.3 В / 5 В на входах, выходы — коэффициент нагрузки до 4 LSTTL).
2. Конфигурация обязательна: Без загрузки битового потока во включенном питании микросхема не выполняет заданную логику. Требуется внешний источник (PROM) с линиями выбора.

Если необходимо найти альтернативную замену в новых разработках — рекомендуется оценить ПЛИС современных семейств например XC4000, Spartan-2 и т.д., но там другое расположение и способ программирования, и перевод напрямую (pin-to-pin) невозможен.