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XC4006E-4PC84I 发布时间 时间:2025/10/31 8:23:03 查看 阅读:5

XC4006E-4PC84I是Xilinx公司推出的早期FPGA(现场可编程门阵列)器件,属于XC4000系列中的中低端产品。该系列在20世纪90年代中期广泛应用于通信、工业控制、消费电子和军事航空等领域,代表了当时先进的可编程逻辑技术。XC4006E基于CMOS静态配置的SRAM架构,支持多次编程和动态重构,具有较高的灵活性和可靠性。该型号采用84引脚PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)封装,工作温度范围为工业级(-40°C至+85°C),因此后缀中的‘I’表示工业级应用。其‘-4’代表器件的速度等级,即最快输入到输出延迟为4ns,属于该系列中较快的性能级别。XC4006E内部由可配置逻辑块(CLB,Configurable Logic Blocks)、可编程输入/输出块(IOB)、片上互连资源以及可选的定时和控制电路组成。其逻辑容量约为6,000个可用门,适合实现中等复杂度的数字逻辑功能,如状态机、数据路径控制、接口协议转换等。由于该芯片为较早型号,目前已停产多年,主要应用于旧有系统的维护与替代设计中。

参数

型号:XC4006E-4PC84I
  制造商:Xilinx
  系列:XC4000E
  逻辑单元数量:约6,000门级等效
  系统门数:6K Gates
  CLB数量:16
  IOB数量:64
  最大用户I/O数量:64
  封装类型:84-pin PLCC (PC84)
  速度等级:-4
  传播延迟(Tco):4ns
  工作电压:5V ± 5%
  工作温度范围:-40°C 至 +85°C
  制造工艺:CMOS SRAM 工艺
  配置方式:通过外部PROM或微处理器串行加载
  配置时间:典型值约10ms(取决于配置时钟频率)

特性

XC4006E-4PC84I具备多项关键技术特性,使其在当时的FPGA市场中具有显著竞争力。首先,其基于SRAM的可编程架构允许用户多次重新配置,极大提升了开发灵活性和系统调试效率。每个可配置逻辑块(CLB)包含多个查找表(LUT)和触发器,能够实现复杂的组合逻辑与时序逻辑功能。CLB之间通过高度分布式的可编程互连矩阵连接,支持灵活的布线策略,优化信号路径延迟。该器件提供多达64个可编程I/O引脚,每个I/O均可独立配置为输入、输出或双向模式,并支持多种电平标准(主要为TTL和LVTTL),便于与外围设备进行接口兼容。此外,I/O引脚具备可编程上拉电阻、驱动强度控制和三态控制功能,增强了对噪声和负载变化的适应能力。
  XC4006E-4PC84I还集成了全局时钟网络和局部时钟管理机制,支持低抖动时钟分配,有效提升系统时序稳定性。其-4速度等级意味着关键路径延迟控制在4ns以内,适用于较高频率的同步设计。器件支持边界扫描测试(Boundary Scan),符合IEEE 1149.1 JTAG标准,便于板级测试和故障诊断。在配置方面,该芯片可通过专用的配置引脚从外部串行PROM(如Xilinx的XCF系列)自动加载配置数据,也可通过JTAG接口进行在线编程和调试,满足不同应用场景的需求。虽然该器件未集成片上RAM或专用乘法器等现代FPGA常见资源,但其结构简洁、工具链成熟,在当时被广泛用于原型验证和中小批量生产。由于采用5V供电,与当时主流的TTL逻辑电平完全兼容,降低了系统设计的电平转换复杂度。尽管功耗相对现代低压FPGA较高,但在工业环境下的稳定性和抗干扰能力表现良好。

应用

XC4006E-4PC84I曾广泛应用于多个工业和技术领域,尤其在系统需要灵活逻辑控制和中等规模集成的场景中表现出色。在通信设备中,它被用于实现接口协议转换,例如将RS-232、RS-485与TTL电平之间进行逻辑适配,或实现简单的UART、SPI、I2C等串行通信控制器。在工业自动化控制系统中,该芯片常用于构建状态机以控制机械动作流程,或作为PLC(可编程逻辑控制器)中的核心逻辑单元,执行实时逻辑判断与输出控制。在测试与测量仪器中,XC4006E可用于数据采集系统的前端逻辑控制,协调ADC/DAC的采样时序与数据缓冲。此外,该器件也出现在一些军事和航空航天系统中,用于实现高可靠性的定制化数字逻辑功能,得益于其工业级温度范围和经过验证的稳定性。
  在消费电子产品开发初期,XC4006E-4PC84I被用作原型验证平台,帮助工程师在不制作ASIC的前提下快速验证数字电路设计。教育机构也曾将其用于数字系统设计课程的教学实验,帮助学生理解FPGA架构与硬件描述语言(如VHDL或Verilog)的应用。由于其支持JTAG在线编程和边界扫描测试,非常适合实验室环境下的反复烧录与调试。在一些老旧的医疗设备或工业设备升级项目中,该芯片仍可能被用于替换原有失效的ASIC或CPLD,以延长设备使用寿命。尽管当前已被更先进、更高集成度的FPGA所取代,XC4006E-4PC84I在推动可编程逻辑技术普及方面发挥了重要作用,是FPGA发展史上的代表性器件之一。

替代型号

XC3S50-4PQ100I
  XC6SLX9-4CSG225I
  XC7A15T-1CPG236

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XC4006E-4PC84I参数

  • 标准包装15
  • 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256
  • 逻辑元件/单元数608
  • RAM 位总计8192
  • 输入/输出数61
  • 门数6000
  • 电源电压4.5 V ~ 5.5 V
  • 安装类型表面贴装
  • 工作温度-40°C ~ 100°C
  • 封装/外壳84-LCC(J 形引线)
  • 供应商设备封装84-PLCC