電子技術(shù)基礎(chǔ)

第6章存儲器和可編程邏輯器件簡介6.1.3

存儲器的應(yīng)用

2．EPROM的應(yīng)用6.1.2

只讀存儲器（ROM）6.1半導(dǎo)體存儲器

6.1.4

其它類型存儲器簡介2/1/20231復(fù)習(xí)RAM的優(yōu)點？缺點？存儲器的容量如何計算？RAM如何實現(xiàn)字位擴展？2/1/202326.1.2

只讀存儲器（ROM）1.固定ROM

只讀存儲器所存儲的內(nèi)容一般是固定不變的，正常工作時只能讀數(shù)，不能寫入，并且在斷電后不丟失其中存儲的內(nèi)容，故稱為只讀存儲器。ROM組成：地址譯碼器存儲矩陣輸出電路圖8-4ROM結(jié)構(gòu)方框圖

2/1/20233地址譯碼器有n個輸入端，有2n個輸出信息，每個輸出信息對應(yīng)一個信息單元，而每個單元存放一個字，共有2n個字（W0、W1、…W2n-1稱為字線）。每個字有m位，每位對應(yīng)從D0、D1、…Dm-1輸出（稱為位線）。存儲器的容量是2n×m(字線×位線)。

ROM中的存儲體可以由二極管、三極管和MOS管來實現(xiàn)。2/1/20234圖8-5二極管ROM

圖8-6字的讀出方法

在對應(yīng)的存儲單元內(nèi)存入的是1還是0，是由接入或不接入相應(yīng)的二極管來決定的。

2/1/20235存儲矩陣為了便于表達和設(shè)計，通常將圖8-5簡化如圖8-7所示。圖8-74×4ROM陣列圖

有存儲單元地址譯碼器圖8-5二極管ROM2/1/20236

在編程前，存儲矩陣中的全部存儲單元的熔絲都是連通的，即每個單元存儲的都是1。用戶可根據(jù)需要，借助一定的編程工具，將某些存儲單元上的熔絲用大電流燒斷，該單元存儲的內(nèi)容就變?yōu)?，此過程稱為編程。熔絲燒斷后不能再接上，故PROM只能進行一次編程。2．可編程只讀存儲器（PROM）

圖8-8PROM的可編程存儲單元2/1/202373．可擦可編程ROM（EPROM）最早出現(xiàn)的是用紫外線照射擦除的EPROM。浮置柵MOS管（簡稱FAMOS管）的柵極被SiO2絕緣層隔離，呈浮置狀態(tài)，故稱浮置柵。當(dāng)浮置柵帶負電荷時，F(xiàn)AMOS管處于導(dǎo)通狀態(tài)，源極－漏極可看成短路，所存信息是0。若浮置柵上不帶有電荷，則FAMOS管截止，源極－漏極間可視為開路，所存信息是1。

2/1/20238圖8-９

浮置柵EPROM(a)浮置柵MOS管的結(jié)構(gòu)

(b)EPROM存儲單元帶負電-導(dǎo)通-存0不帶電-截止-存12/1/20239浮置柵EPROM出廠時，所有存儲單元的FAMOS管浮置柵都不帶電荷，F(xiàn)AMOS管處于截止?fàn)顟B(tài)。寫入信息時，在對應(yīng)單元的漏極與襯底之間加足夠高的反向電壓，使漏極與襯底之間的PN結(jié)產(chǎn)生擊穿，雪崩擊穿產(chǎn)生的高能電子堆積在浮置柵上，使FAMOS管導(dǎo)通。當(dāng)去掉外加反向電壓后，由于浮置柵上的電子沒有放電回路能長期保存下來，在的環(huán)境溫度下，７０％以上的電荷能保存１０年以上。如果用紫外線照射FAMOS管１０～３０分鐘，浮置柵上積累的電子形成光電流而泄放，使導(dǎo)電溝道消失，F(xiàn)AMOS管又恢復(fù)為截止?fàn)顟B(tài)。為便于擦除，芯片的封裝外殼裝有透明的石英蓋板。2/1/2023106.1.3

存儲器的應(yīng)用2．EPROM的應(yīng)用

程序存儲器、碼制轉(zhuǎn)換、字符發(fā)生器、波形發(fā)生器等。例：八種波形發(fā)生器電路。

將一個周期的三角波等分為256份，取得每一點的函數(shù)值并按八位二進制進行編碼，產(chǎn)生256字節(jié)的數(shù)據(jù)。用同樣的方法還可得到鋸齒波、正弦波、階梯波等不同的八種波形的數(shù)據(jù)，并將這八組數(shù)據(jù)共2048個字節(jié)寫入2716當(dāng)中。2/1/202311圖8-13八種波形發(fā)生器電路圖

波形選擇開關(guān)256進制計數(shù)器存八種波形的數(shù)據(jù)經(jīng)8位DAC轉(zhuǎn)換成模擬電壓。2/1/202312S3S2S1波形A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0000正弦波000H～0FFH001鋸齒波100H～1FFH010三角波200H～2FFH┇┇┇111階梯波700H～7FFH表8-2八種波形及存儲器地址空間分配情況

S1、S2和S3：波形選擇開關(guān)。兩個16進制計數(shù)器在CP脈沖的作用下，從00H～FFH不斷作周期性的計數(shù)，則相應(yīng)波形的編碼數(shù)據(jù)便依次出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線D0～D7上，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后便可在輸出端得到相應(yīng)波形的模擬電壓輸出波形。2/1/202313

圖8-14三角波細分圖

下面以三角波為例說明其實現(xiàn)方法。三角波如圖8-14所示，在圖中取256個值來代表波形的變化情況。在水平方向的257個點順序取值，按照二進制送入EPROM2716（2K×8位）的地址端A0～A7，地址譯碼器的輸出為256個（最末一位既是此周期的結(jié)束，又是下一周期的開始）。由于2716是8位的，所以要將垂直方向的取值轉(zhuǎn)換成8位二進制數(shù)。2/1/202314表8-3三角波存儲表

將這255個二進制數(shù)通過用戶編程的方法，寫入對應(yīng)的存儲單元，如表8-3所示。將2716的高三位地址A10A9A8取為0，則該三角波占用的地址空間為000H～0FFH，共256個。

2/1/2023156.1.4其它類型存儲器簡介1.EEPROM用電氣方法在線擦除和編程的只讀存儲器。存儲單元采用浮柵隧道氧化層MOS管。寫入的數(shù)據(jù)在常溫下至少可以保存十年，擦除/寫入次數(shù)為１萬次～10萬次。2.快閃存儲器FlashMemory采用與EPROM中的疊柵MOS管相似的結(jié)構(gòu)，同時保留了EEPROM用隧道效應(yīng)擦除的快捷特性。理論上屬于ROM型存儲器；功能上相當(dāng)于RAM。單片容量已達64MB，并正在開發(fā)256MB的快閃存儲器?？芍貙懢幊痰拇螖?shù)已達100萬次。2/1/202316

由美國Dallas半導(dǎo)體公司推出，為封裝一體化的電池后備供電的靜態(tài)讀寫存儲器。它以高容量長壽命鋰電池為后備電源，在低功耗的SRAM芯片上加上可靠的數(shù)據(jù)保護電路所構(gòu)成。其性能和使用方法與SRAM一樣，在斷電情況下，所存儲的信息可保存10年。其缺點主要是體積稍大，價格較高。此外，還有一種nvSRAM，不需電池作后備電源，它的非易失性是由其內(nèi)部機理決定的。已越來越多地取代EPROM，并廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備、辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

3.非易失性靜態(tài)讀寫存儲器NVSRAM2/1/202317串行存儲器是為適應(yīng)某些設(shè)備對元器件的低功耗和小型化的要求而設(shè)計的。主要特點：所存儲的數(shù)據(jù)是按一定順序串行寫入和讀出的，故對每個存儲單元的訪問與它在存儲器中的位置有關(guān)。4.串行存儲器5.多端口存儲器MPRAM多端口存儲器是為適應(yīng)更復(fù)雜的信息處理需要而設(shè)計的一種在多處理機應(yīng)用系統(tǒng)中使用的存儲器。特點：有多套獨立的地址機構(gòu)(即多個端口)，共享存儲單元的數(shù)據(jù)。多端口RAM一般可分為雙端口SRAM、VRAM、FIFO、MPRAM等幾類。

2/1/202318表8-4常見存儲器規(guī)格型號類型容量SRAMEPROMEEPROMFLASHNVSRAM雙口RAM2K×86116

27162816

DS1213B7132/71364K×8

2732

DS1213B

8K×86264

27642864

DS1213B

16K×8

27128

32K×862256

272562825628F256DS1213D

64K×8

2751