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MACH110-20JC 发布时间 时间:2025/12/28 2:31:54 查看 阅读:10

MACH110-20JC是一款由Microchip Technology(原Actel公司)生产的现场可编程门阵列(FPGA)器件,属于其MACH(TM)系列中的早期非易失性、基于反熔丝(anti-fuse)技术的可编程逻辑器件。该器件采用CMOS工艺制造,具备一次性可编程(OTP)特性,能够在上电后立即进入工作状态,无需外部配置存储器,因此具有较高的安全性和抗辐射能力,适用于对系统启动速度和安全性要求较高的工业、军事和航空航天领域。
  该型号的“MACH110”表示其属于MACH110系列,拥有100个宏单元(Macrocells),能够实现复杂的组合逻辑和时序逻辑功能。“-20”通常表示其速度等级,即器件的典型传播延迟为20ns,适合中等速度的数字逻辑设计应用。“JC”则代表其封装形式为PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier),84引脚,便于在印刷电路板上进行表面贴装或插装。由于其基于反熔丝技术,该器件在编程后具有极高的可靠性和抗干扰能力,且不会因电磁干扰或辐射导致配置数据丢失。
  MACH110-20JC支持宽电压工作范围,兼容TTL/CMOS电平接口,具备多种电源管理和低功耗模式,适合在恶劣环境或长期运行的嵌入式系统中使用。此外,该器件可通过标准编程设备进行编程,并需在设计阶段使用相应的开发工具(如开发软件、仿真器等)完成逻辑综合、布局布线和时序分析。尽管该型号属于较早一代的FPGA产品,但在一些老旧系统维护、军工设备升级或特定高可靠性应用场景中仍具有一定的使用价值。

参数

制造商:Microchip Technology (原 Actel)
  类型:反熔丝 FPGA
  系列:MACH110
  宏单元数量:100
  逻辑块数量:10
  I/O 引脚数:66
  速度等级:-20(20ns 传播延迟)
  封装类型:84-JC (PLCC)
  工作温度范围:0°C 至 70°C
  供电电压:5V ± 5%
  编程方式:一次性可编程(OTP)
  技术工艺:CMOS 反熔丝
  最大系统时钟频率:约 50 MHz
  建立时间:典型值 5ns
  保持时间:典型值 2ns
  输出使能延迟:典型值 10ns

特性

MACH110-20JC的核心特性之一是其采用反熔丝(anti-fuse)编程技术,这种技术与传统的SRAM型FPGA有本质区别。反熔丝器件在出厂时处于开路状态,编程时通过施加高电压在指定位置形成永久性的金属连接,从而实现逻辑路径的配置。由于这种连接是物理性的、不可逆的,因此器件一旦编程完成,其配置信息将永久保存,不会因断电、电磁脉冲或宇宙射线而发生改变,极大地提升了系统的安全性和可靠性。这一特性使其特别适用于军事通信系统、航空航天电子设备以及工业控制系统等对数据完整性和运行稳定性要求极高的场景。
  该器件具备100个宏单元,分布在10个逻辑块中,能够实现复杂的组合逻辑函数和状态机设计。每个宏单元包含一个可编程的与阵列、或阵列和触发器,支持寄存器模式和组合模式两种操作方式,用户可以通过开发工具灵活配置其功能。宏单元之间的互连资源丰富,支持高速信号传输和低延迟路径选择,确保了整体逻辑性能的稳定发挥。此外,器件内部集成了全局时钟网络和多路时钟分配机制,允许用户使用多个时钟源进行同步设计,有效减少时钟偏移问题。
  I/O方面,MACH110-20JC提供多达66个可配置输入/输出引脚,所有I/O均兼容TTL和CMOS电平标准,支持驱动5V系统总线,也可通过上拉或下拉电阻配置为高阻态或固定电平。I/O引脚具备较强的驱动能力,可直接驱动LED、继电器或其他外围设备,减少了对外部缓冲器的需求。同时,器件支持边界扫描测试(Boundary Scan Test),符合IEEE 1149.1 JTAG标准,便于在生产过程中进行PCB连通性检测和故障诊断。
  在功耗管理方面,该器件虽然工作电压为5V,但静态电流较低,在待机模式下功耗表现良好。它还支持多种低功耗操作模式,例如时钟停止单元和部分逻辑关闭功能,可在不影响关键任务的前提下降低整体能耗。由于其非易失性特性,系统上电后无需从外部加载配置文件,避免了启动过程中的延迟和潜在的安全漏洞,进一步增强了其实时响应能力。

应用

MACH110-20JC广泛应用于需要高可靠性和快速启动能力的工业控制和嵌入式系统中。例如,在工业自动化设备中,它可以用于实现PLC(可编程逻辑控制器)中的逻辑控制模块,替代传统的硬连线继电器和定时器,提升系统的灵活性和可维护性。其抗干扰能力强的特点也使其适用于电力系统监控装置、变电站保护继电器等电磁环境复杂的场合。
  在军事和航空航天领域,该器件常被用于雷达信号处理前端、飞行控制系统、导弹制导模块以及卫星通信子系统。由于其反熔丝结构具备抗辐射、防篡改和防逆向工程的能力,非常适合部署在高安全等级的国防电子系统中。此外,MACH110-20JC还可用于军用通信设备中的协议转换器、数据加密模块或接口适配逻辑,实现不同制式信号之间的桥接与转换。
  在医疗设备中,尤其是那些要求长期稳定运行的生命支持系统或成像设备中,该FPGA可用于构建定制化的控制时序逻辑,确保关键操作的精确执行。其一次性编程特性也防止了未经授权的固件修改,符合医疗设备的安全认证要求。
  此外,该器件还常见于老旧系统的升级改造项目中。许多上世纪90年代至2000年代初设计的电子系统采用了MACH系列FPGA,如今在维修或替换时,MACH110-20JC仍然是兼容性最佳的选择之一。它也可作为原型验证平台中的逻辑胶合芯片(glue logic),连接不同速率和协议的处理器、存储器和外设,简化系统架构设计。

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