數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)課件上課用第七章_清華

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）教學(xué)課件 劉伯恕福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 電工電子教學(xué)中心第七章 半導(dǎo)體存儲器 半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器光盤光盤磁性材料存儲器磁性材料存儲器磁盤（硬盤，軟盤）磁盤（硬盤，軟盤）存儲器存儲器 )(ramrom隨機(jī)存儲器隨機(jī)存儲器）只讀存儲器（只讀存儲器（半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器ramddrram是是動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)的的，是是計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)內(nèi)內(nèi)存存是是,半導(dǎo)體存儲器：存儲大量二值信息（或稱為二值數(shù)據(jù)）半導(dǎo)體存儲器：存儲大量二值信息（或稱為二值數(shù)據(jù)） 的半導(dǎo)體器件。的半導(dǎo)體器件。只能讀出不能只能讀出不能寫入寫入,斷電不失斷電不失有時(shí)往里寫數(shù)，有時(shí)有時(shí)往里寫數(shù)，有時(shí)往外讀數(shù)往外讀數(shù)

2、,斷電即失斷電即失詳細(xì)分類：詳細(xì)分類：掩模掩模rom可編程可編程rom（prom）可擦除可編程可擦除可編程rom（eprom）隨機(jī)存儲器隨機(jī)存儲器ram靜態(tài)存儲器靜態(tài)存儲器sram動(dòng)態(tài)存儲器動(dòng)態(tài)存儲器dramuvepromeeprom只讀存儲器只讀存儲器romflash memory電可擦除電可擦除紫外線擦除紫外線擦除快閃存儲器快閃存儲器生產(chǎn)出來內(nèi)容固定用戶無法改變只可以一次編程，現(xiàn)在不大用可多次編程，用得多7.2 rom) 又稱為固定又稱為固定romrom。工廠按用戶要求生產(chǎn)出來后，用戶不能。工廠按用戶要求生產(chǎn)出來后，用戶不能改動(dòng)。改動(dòng)。存儲矩陣存儲矩陣：分為n行，m列，交點(diǎn)是存儲單元（下面

3、會(huì)講），存儲單元里可以存1或0地址譯碼器地址譯碼器：是二進(jìn)制譯碼器。輸入 是”地址輸入”，n位，輸出是n=2n位,每一個(gè)輸出對應(yīng)著存儲矩陣的一行。對應(yīng)于不同的地址，輸出中就有一根有效（有效可以是低電平也可以是高電平）。輸出線是存儲矩陣的輸入線，稱為字線字線。選中了一根字線，就選中了這根字線上的存儲單元。存儲矩陣的輸出，稱為位線位線。選中的存儲單元的數(shù)，通過位線送出去。工作過程：工作過程：來一組地址碼，選中一根字線，字線所對應(yīng)的存儲單元的數(shù)據(jù)，從位線上來一組地址碼，選中一根字線，字線所對應(yīng)的存儲單元的數(shù)據(jù)，從位線上送出來。送出來。輸出是什么，取決于各個(gè)存儲單元存的數(shù)。輸出是什么，取決于各個(gè)存儲單

4、元存的數(shù)。如果地址如果地址n10位，數(shù)據(jù)輸出位，數(shù)據(jù)輸出8位，位，rom矩陣的容量？矩陣的容量？ 位位8210 位位k80存儲單元：存儲單元：儲存單元儲存單元：除了可由二極管構(gòu)成外，還可由雙極性三極管或mos管構(gòu)成。利用存儲器件的導(dǎo)通或截止來存儲一位二進(jìn)制數(shù)。存儲矩陣的點(diǎn)陣圖w3=a1a0w2=a1a 0w1=a 1a0w0=a 1a 0a1a0地地址址譯譯碼碼器器d3d2d1d0從點(diǎn)陣圖得輸入輸出關(guān)系：從點(diǎn)陣圖得輸入輸出關(guān)系：不關(guān)心內(nèi)部怎么構(gòu)成，只關(guān)心存不關(guān)心內(nèi)部怎么構(gòu)成，只關(guān)心存0還是存還是存1：點(diǎn)個(gè)：點(diǎn)個(gè)“ ”，存入，存入1；沒有沒有“ ”，存入，存入001011100,00001，送送

5、出出來來的的是是送送，存存送送存存的的數(shù)數(shù)被被送送出出來來存存儲儲單單元元被被選選中中，這這根根字字線線對對應(yīng)應(yīng)，如如waa 若給的是存儲器的真值表，能寫出輸出表達(dá)式嗎？（豎看表）)3 , 1(),(013maad )3 , 2 , 0(),(012maad )3 , 1(),(011maad )1 , 0(),(010maad 以上我們學(xué)習(xí)了從以上我們學(xué)習(xí)了從“點(diǎn)陣點(diǎn)陣 圖圖”“輸入輸出關(guān)系輸入輸出關(guān)系表表”（真值表）w3=a1a0w2=a1a 0w1=a 1a0w0=a 1a 0a1a0地地址址譯譯碼碼器器d3d2d1d0與矩陣或矩陣地址譯碼器相當(dāng)于“與”矩陣，提供最小項(xiàng)存儲矩陣相當(dāng)于“或

6、”矩陣，將所得與項(xiàng)有選擇地相加與矩陣固定或矩陣可編程的。“”可以點(diǎn)在不同位置iimw ?負(fù)載管，負(fù)載管，相當(dāng)于電阻相當(dāng)于電阻10000011110001010是是高高電電平平，送送出出如如w7.2.2 可編程rom（prom）總體結(jié)構(gòu)與掩模rom一樣，但存儲單元不同寫寫是是一一次次性性編編程程，不不能能改改斷斷編編程程時(shí)時(shí)將將不不用用的的熔熔絲絲熔熔有有存存儲儲元元件件出出廠廠時(shí)時(shí)，每每個(gè)個(gè)結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)上上都都熔熔絲絲由由易易熔熔合合金金制制成成速速熔熔斷斷絲絲組組成成存存儲儲單單元元由由三三極極管管和和快快 7.2.3 可擦除的可編程rom（eprom）總體結(jié)構(gòu)與掩模rom一樣，但存儲單元不同一

7、、 uveprom用紫外線擦除的prom最早出現(xiàn)的最早出現(xiàn)的eprom。通常說的。通常說的eprom就是指這種。就是指這種。)(simosmos管管疊柵注入疊柵注入浮置柵控制柵:fcggn溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型mos管管；有兩個(gè)柵極。；有兩個(gè)柵極。構(gòu)造：構(gòu)造：在控制柵在控制柵g gc c上加正常高電平時(shí)，能在漏上加正常高電平時(shí)，能在漏- -源間構(gòu)成導(dǎo)電通道，使源間構(gòu)成導(dǎo)電通道，使simossimos導(dǎo)通導(dǎo)通電荷注入后，需要在電荷注入后，需要在g gc c上加更高上加更高壓才能形成導(dǎo)電溝道壓才能形成導(dǎo)電溝道v vthth提提高高vgsv vthth注入電荷前注入電荷后形形成成注注入入電電荷荷到到達(dá)

8、達(dá)穿穿過過電電子子寬寬的的正正脈脈沖沖，吸吸引引高高速速上上加加同同時(shí)時(shí)在在發(fā)發(fā)生生雪雪崩崩擊擊穿穿）間間加加高高壓壓（“寫寫入入”：雪雪崩崩注注入入,50,25,2520,2fcgsiomsvgvsd 年年）光光燈燈下下分分鐘鐘（陽陽光光下下一一周周，熒熒紫紫外外線線照照射射空空穴穴對對，提提供供泄泄放放通通道道生生電電子子“擦擦除除”：通通過過照照射射產(chǎn)產(chǎn)33020 用編程器寫入用編程器寫入透明的石英蓋板透明的石英蓋板用擦除器擦除用擦除器擦除用用simossimos構(gòu)成的構(gòu)成的epromeprom2562561 1位的位的epromeprom，排成，排成16161616的矩陣的矩陣讀出時(shí)：

9、讀出時(shí)：將地址低四位加到列地址譯碼將地址低四位加到列地址譯碼器上，器上，b bi i=1=1，選中一列。，選中一列。將地址高四位加到行地址譯碼將地址高四位加到行地址譯碼器上，器上，w wi i=1=1，選中一行；，選中一行；enen 0 0時(shí)，此位數(shù)據(jù)傳到時(shí)，此位數(shù)據(jù)傳到d d（已注入電荷的（已注入電荷的simossimos不通，不通，為為1 1；未注入電荷的；未注入電荷的simossimos通，通，為為0 0?；蜷T與門二、電可擦除的可編程rom（e2prom）總體結(jié)構(gòu)與掩模rom一樣，但存儲單元不同eprom用紫外線擦除操作復(fù)雜，速度很慢。e2prom采用浮柵隧道氧化層mos管，用電信號進(jìn)行

10、擦除，應(yīng)用起來比三、快閃存儲器（flash memory）采用采用新型隧道氧化層新型隧道氧化層mos管管，。7.5 用rom實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)一、基本原理例1:abcddcbaydcbadabcybcdadbcdcbaycbabcayrom4321產(chǎn)生：用 )15, 2(),()14, 4(),()14,10, 7 , 6(),()7 , 6 , 3 , 2(),(4321mcbaymcbaymcbaymcbay將原函數(shù)化成最小項(xiàng)之和形式將原函數(shù)化成最小項(xiàng)之和形式rom點(diǎn)陣圖點(diǎn)陣圖 )15, 2(),()14, 4(),()14,10, 7 , 6(),()7 , 6 , 3 , 2(),(43

11、21mcbaymcbaymcbaymcbaya b ci根據(jù)真值表可得：根據(jù)真值表可得：7421mmmmci)b,s(a, 7653mmmmci)b,co(a, 根據(jù)真值表可得：根據(jù)真值表可得：7421mmmmci)b,s(a, 7653mmmmci)b,co(a, w0m0w1m1w2m2w3m3w4m4w5m5w6m6w7m7scoabciicba icba icba icba icba icba icba icba2a1a0a三個(gè)輸入從地址輸入8根字線在哪點(diǎn)“”？簡單2根位線7.3 隨機(jī)存儲器ramrom一般只是讀出數(shù)據(jù)；eprom等編程需要專門的設(shè)備和軟件，要改變需要先擦除。是離線操作

12、：把芯片從電路板取出。一、結(jié)構(gòu)與工作原理片選片選 讀讀/寫控制寫控制數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線二、sram的存儲單元六管n溝道增強(qiáng)型mos管反相器反相器( )( )作存儲單元作存儲單元觸發(fā)器，觸發(fā)器，為基本為基本rstt41二、sram的存儲單元相通、與、導(dǎo)通，行中被選中，時(shí)，能在jjibbqqttx6511,單元與緩沖器相連列第行第導(dǎo)通，這時(shí)時(shí)，所在列被選中，jittyj871,，讀操作截止，與導(dǎo)通，則若時(shí)，當(dāng)oiqaaawrsc32110,，寫操作導(dǎo)通，與截止，則若qoiaaawr3210,六管n溝道增強(qiáng)型mos管7.4 ram容量的擴(kuò)展7.4.1 位擴(kuò)展方式適用于每片ram字?jǐn)?shù)夠用而位數(shù)不夠時(shí)接法：將各片的地址線、讀寫線、片選線并聯(lián)即可n=目標(biāo)存儲器容量目標(biāo)存儲器容量已有存儲器容量已有存儲器容量7.4.2 字?jǐn)U展方式適用于每片ram位數(shù)夠用而字?jǐn)?shù)不夠時(shí)scwraaoioi片選信號：寫信號：讀地址線：數(shù)據(jù)線：/70701024 x 8ram70oioi.9870aaaa,.wrwraaaaoioi寫信號：讀地址線：數(shù)據(jù)線：/987070,)1111111100000000:(25625670 a個(gè)個(gè)地地址址個(gè)個(gè)字字，需需要要每每一一片片提提供供scyyaaaa 分分別別接接四四片片的的譯譯成成即即將將