數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電路ch08

1、8.1.1 固定ROM8.1 只讀存儲器（ROM）8.1.2 可編程ROM8.1.4 ROM應(yīng)用舉例 8.1.3 ROM讀操作實例存儲器 RAM (Random-Access Memory) ROM(Read-Only Memory)RAM（隨機存取存儲器）特點：存儲的數(shù)據(jù)必須有電源供應(yīng)才能保存, 一旦掉電, 數(shù)據(jù)全部丟失。ROM（只讀存儲器）特點：斷電后信息不會丟失。固定ROM（掩模ROM）可編程ROM（PROM）PROMEPROME2PROMROM一般分類FLASH存儲矩陣 地址譯碼器地址輸入8.1.1 ROM的定義與基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸出控制信號輸入輸出控制電路地址譯碼器存儲矩陣輸出控制電路1

2、. ROM的基本結(jié)構(gòu)1. ROM的基本結(jié)構(gòu)8.1.1 固定ROM 存儲單元排列成矩陣形式，且按一定位數(shù)進行編組，每次讀出一組數(shù)據(jù)，這一組數(shù)據(jù)稱為字。一個字中所含的位數(shù)稱為字長。為存儲字的存儲單元賦予一個編號，稱為地址。構(gòu)成字的存儲單元也稱為地址單元。存儲矩陣位線字線輸出控制電路容量=44地址譯碼器8.1.1 固定ROM存儲容量：存儲二值信息的總量。存儲容量字數(shù)位數(shù)000101111101111010001101字線與位線的交點是一個存儲單元。交點處有二極管相當(dāng)存1，無二極管相當(dāng)存0地 址A1A0D3D2D1D0內(nèi) 容當(dāng)OE=1時輸出為高阻狀態(tài)當(dāng)OE=0時，地址存儲單元數(shù)據(jù)輸出工作原理：0地址碼

3、字線存儲矩陣位線字線與位線的交點是一個存儲單元。交點處有MOS管相當(dāng)存0，無MOS管相當(dāng)存1。0000000100該存儲器的容量=?111100000112561列譯碼行譯碼2. 二維譯碼與存儲陣列8.1.2 可編程ROM固定ROM：存儲單元可以采用二極管、MOS管或者BJT管構(gòu)成?？删幊蘎OM：存儲單元可以采用帶金屬絲的二極管、浮柵MOS管開關(guān) 構(gòu)成。浮柵MOS管疊柵注入MOS(SIMOS)管浮柵隧道氧化層MOS(Flotox MOS)管快閃(Flash)疊柵MOS管用不同的浮柵MOS管構(gòu)成的PROM，編程信息的擦除方法也不同。采用SIMOS管的PROM，用紫外光照射擦除；Flotox MO

4、S管和快閃疊柵MOS管，采用電擦除方法。1. 可編程開關(guān)管8.1.2 可編程ROM（1）疊柵注入MOS開關(guān)管（SIMOS）用紫外線或X射線照射器件20分鐘擦除 漏源間加正電壓（大于12V）編程 當(dāng)浮柵上帶有負電荷時，使得MOS管的開啟電壓變高，如果給控制柵加上VT1控制電壓，MOS管仍處于截止?fàn)顟B(tài)。若要擦除，可用紫外線或X射線，距管子2厘米處照射15-20分鐘。 當(dāng)浮柵上沒有電荷時，給控制柵加上大于VT1的控制電壓 ，MOS管導(dǎo)通。(1) 疊柵注入MOS(SIMOS)管 25V25VGND5V5VGND iD VT1 VT2 vGS 浮柵無電子 O 編程前 iD VT1 VT2 vGS 浮柵無

5、電子 浮柵有電子 O 編程前 編程后 5V5VGND5V5VGND導(dǎo)通截止SIMOS管利用浮柵上是否累積有負電荷來存儲二值數(shù)據(jù)。(1) 疊柵注入MOS(SIMOS)管 浮柵延長區(qū)與漏區(qū)N+之間的交疊處有一個厚度約為80A (埃)的薄絕緣層遂道區(qū)。 當(dāng)遂道區(qū)的電場強度大到一定程度，使漏區(qū)與浮柵間出現(xiàn)導(dǎo)電遂道 遂道MOS管是用電擦除的，擦除速度快。(2) 浮柵隧道氧化層MOS(Flotox MOS)管將控制柵接地，漏極加20V正脈沖電壓擦除。 源極、漏極均接地，控制柵加20V的脈沖電壓編程。（3）快閃（Flash）疊柵MOS管開關(guān) 擦除方式類似于Flotox MOS管。 源極接地，漏極接正電壓（6

6、V） ，同時在控制柵加12V正脈沖電壓編程。結(jié)構(gòu)特點: 1.閃速存儲器存儲單元MOS管的源極N+區(qū)大于漏極N+區(qū)，而SIMOS管的源極N+區(qū)和漏極N+區(qū)是對稱的； 2. 浮柵到P型襯底間的氧化絕緣層比SIMOS管的更薄。7.1.3 可編程ROM（2561位EPROM）256個存儲單元排成1616的矩陣行譯碼器從16行中選出要讀的一行列譯碼器再從選中的一行存儲單元中選出要讀的一列的一個存儲單元。如選中的存儲單元的MOS管的浮柵注入了電荷，該管截止，讀得1；相反讀得0000000011100截止2. 幾種可編程ROM8.1.2 可編程ROM（1）PROM 一次可編程存儲器。出廠時，PROM存儲內(nèi)容

7、全為1（或者全為0），用戶可以根據(jù)要寫入的數(shù)據(jù)，利用編程軟件生成編程數(shù)據(jù)（也稱為熔絲圖），再通過通用或?qū)Ｓ玫木幊唐?，寫入存儲的?nèi)容。2. 幾種可編程ROM8.1.2 可編程ROM（2）EPROM 光可擦除可編程存儲器。存儲陣列由SIMOS管構(gòu)成，其數(shù)據(jù)寫入需要通用或?qū)Ｓ玫木幊唐?。EPROM芯片的封裝外殼裝有透明的石英蓋板，用紫外線或X射線照射擦除全部內(nèi)容。擦除后可重新寫入數(shù)據(jù)。 如今大多數(shù)PROM實際上是不裝透明石英蓋板的EPROM，因而無法擦除，只能寫入一次，也稱OTP（One Time Programmable）EPROM。2. 幾種可編程ROM8.1.2 可編程ROM（3）E2PROM

8、電可擦除可編程存儲器，由Flotox MOS管構(gòu)成。既具有ROM的非易失性，又具有寫入功能。改寫過程就是電擦除過程（在線擦除），改寫以字為單位進行。目前，大多數(shù)E2PROM芯片內(nèi)部都備有升壓電路。因此，只需提供單電源供電，便可進行讀、擦除/寫操作。與EPROM相比，E2PROM的存儲單元電路復(fù)雜，所以集成度低。 2. 幾種可編程ROM8.1.2 可編程ROM（4）FLASH儲器 FLASH存儲器由快閃疊柵MOS管構(gòu)成。FLASH存儲器的擦除和寫入是分開進行的，通過在快閃疊柵MOS管的源極加正電壓完成擦除操作，而在MOS管的柵極加高的正電壓完成寫入操作。因此寫入前，首先要進行擦除。由于FLASH

9、存儲器的存儲單元結(jié)構(gòu)簡單（只需要一個快閃疊柵MOS管），所以集成度比E2PROM高。 2. 幾種可編程ROM8.1.2 可編程ROM幾種ROM性能比較FLASH存儲器ROMEPROME2PROM非易失性是是是是高密度是是是否單管存儲單元是是是否在系統(tǒng)可寫是否否是8.1.3 ROM讀操作實例AT27C010， 128K8位ROM 使能片選編程1. PROM芯片AT27C010簡介1. PROM芯片AT27C010簡介8.1.3 ROM讀操作實例128K8位的OTP EPROM2. 讀操作及定時圖8.1.3 ROM讀操作實例（3）使輸出使能信號 有效，經(jīng)過一定延時后，有效數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上。（4）

10、讓片選信號 或輸出使能信號 無效，經(jīng)過一定延時后數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，本次讀出結(jié)束。（1）欲讀取單元的地址加到存儲器的地址輸入端。（2）加入有效的片選信號。8.1.4 ROM應(yīng)用舉例用ROM實現(xiàn)例3.3.2熱水器水位狀態(tài)顯示電路。 將輸入ABC作為地址，輸出GYR作為ROM的數(shù)據(jù)輸出，并將無關(guān)項均作0處理。 8.1.4 ROM應(yīng)用舉例用ROM實現(xiàn)例3.3.2熱水器水位狀態(tài)顯示電路。例 試用ROM設(shè)計一個碼轉(zhuǎn)換電路，將4位自然二進制碼轉(zhuǎn)換為格雷碼。二進制碼b3b2b1b0格雷碼G3G2G1G000000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000格雷碼G3G2G1G0四位碼變換器電路框圖b3b2b1b0二進制碼二進制碼b3b2b1b0格雷碼G3G2G1G000000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110 0 0 00 0 0 10 0 1