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XC4003E-4PQ100C 发布时间 时间:2025/10/31 15:53:37 查看 阅读:7

XC4003E-4PQ100C是Xilinx公司早期推出的基于FPGA(现场可编程门阵列)技术的可编程逻辑器件,属于Xilinx XC4000系列中的一个具体型号。该系列在20世纪90年代中后期广泛应用于通信、工业控制、数据处理和嵌入式系统等领域,是当时高性能FPGA的代表之一。XC4003E-4PQ100C采用静态CMOS工艺制造,结合了高密度逻辑实现能力与灵活的可配置架构,允许用户通过硬件描述语言(如Verilog或VHDL)定义其内部逻辑功能。该器件封装形式为100引脚PQFP(Plastic Quad Flat Package),适用于需要中等规模逻辑资源且对功耗和成本有一定要求的应用场景。XC4003E系列支持多种I/O标准,并具备可编程互连结构和分布式RAM功能,使其能够实现复杂的时序和组合逻辑电路。虽然该型号已逐渐被更先进的Spartan、Virtex等系列所取代,但在一些遗留系统升级、教学实验以及老设备维护中仍具有一定的使用价值。由于其停产多年,目前主要通过二级市场或库存渠道获取,在设计新项目时建议考虑功能兼容的现代替代方案以确保长期供货和更好的开发支持。

参数

型号:XC4003E-4PQ100C
  制造商:Xilinx
  系列:XC4000E
  逻辑单元数量:约3,000个可用门(等效门数)
  系统门密度:3K gates
  查找表(LUT)数量:具体未公开,基于CLB结构
  可配置逻辑块(CLB):包含多个Slice,每个Slice含触发器和组合逻辑
  寄存器数量:数百个触发器可供使用
  封装类型:PQFP-100
  引脚数:100
  工作电压:5V ± 10%(典型值)
  最大工作频率:约80MHz - 100MHz(取决于布线和设计)
  传播延迟:典型tpd为4ns - 6ns
  速度等级:-4(表示最快的速度等级之一)
  I/O数量:最多77个用户可访问I/O引脚
  工作温度范围:0°C 至 +70°C(商业级)
  存储温度范围:-65°C 至 +150°C
  ESD保护:符合JEDEC标准
  编程方式:通过JTAG接口进行在线配置
  配置模式:支持主从串行、并行加载等多种方式

特性

XC4003E-4PQ100C具备典型的XC4000E系列架构特征,采用基于查找表(LUT)和可配置逻辑块(CLB)的FPGA结构,每个CLB由多个逻辑单元组成,能够实现基本的组合与时序逻辑功能。其核心架构包括网格状排列的CLB、可编程互连资源、I/O块以及全局时钟网络。CLB内部包含能够实现任意4输入布尔函数的查找表结构,并配有D触发器用于状态保持,从而支持同步设计。该器件支持多时钟输入,内置全局缓冲驱动器以减少时钟偏移,提升系统时序性能。I/O块支持多种电平标准,包括LVTTL、LVCMOS等,且每个引脚均可独立配置为输入、输出或双向模式,并具备可编程上拉电阻、压摆率控制和驱动强度调节功能,有助于降低EMI并提高信号完整性。器件采用SRAM工艺制造,因此属于易失性配置器件,断电后配置信息丢失,需外接非易失性存储器(如PROM)在上电时自动加载配置数据。安全性方面,XC4003E支持读出保护位,防止设计被非法复制。开发工具链方面,可使用Xilinx Foundation Series或后续版本的ISE软件进行综合、布局布线和时序分析。尽管其逻辑规模相对现代FPGA较小,但其架构清晰、学习门槛较低,曾广泛用于高校教学和原型验证系统。
  此外,该器件具有良好的热稳定性和抗干扰能力,适合工业环境下的长期运行。由于其成熟的设计和稳定的供货历史,曾在电信交换、图像处理板卡、测试仪器和军用电子设备中得到应用。虽然当前已不再推荐用于新产品设计,但由于其文档齐全、社区支持较好,仍是研究FPGA基础原理的重要参考器件之一。

应用

XC4003E-4PQ100C主要用于中等复杂度的数字系统设计,适用于需要灵活重构能力和定制化逻辑功能的应用场合。在通信领域,它常被用于协议转换器、接口桥接电路(如UART到并行总线)、TDM时隙交换控制等任务。在工业自动化中,该芯片可用于PLC逻辑控制模块、运动控制器的状态机实现以及传感器信号预处理单元。由于其具备一定的并行处理能力,也被应用于早期的数据采集系统中,执行实时滤波、编码解码(如曼彻斯特编码)、CRC校验等功能。在计算机外围设备中,XC4003E曾用于设计软盘控制器、打印机接口逻辑、ISA总线适配器等。科研与教育领域是其另一个重要应用场景,许多大学将其作为数字系统设计课程的教学平台,学生可通过该芯片实践从原理图输入到HDL编程、仿真、下载调试的完整流程,深入理解FPGA内部架构与硬件并行性特点。此外,该器件还出现在一些老旧的医疗设备、航空航天子系统和军事电子系统中,承担关键逻辑控制任务。由于其支持JTAG在线编程与边界扫描测试,便于系统级调试与故障诊断,增强了在高可靠性要求场景中的适用性。尽管随着技术进步,这些功能已被集成度更高、性能更强的现代FPGA所超越,但在系统维护、逆向工程和兼容性替换中,了解其应用背景仍具有现实意义。

替代型号

XC3S50-4PQ100C
  XC3S100E-4VQ100C
  XC6SLX9-4CSG324C

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XC4003E-4PQ100C参数

  • 标准包装66
  • 类别集成电路 (IC)
  • 家庭嵌入式 - FPGA(现场可编程门阵列)
  • 系列XC4000E/X
  • LAB/CLB数100
  • 逻辑元件/单元数238
  • RAM 位总计3200
  • 输入/输出数77
  • 门数3000
  • 电源电压4.75 V ~ 5.25 V
  • 安装类型表面贴装
  • 工作温度0°C ~ 85°C
  • 封装/外壳100-BQFP
  • 供应商设备封装100-QFP(14x20)
  • 其它名称122-1088