數(shù)字電子技術(shù)第34講 8.1 只讀存儲(chǔ)器、EPROM的應(yīng)用、其它類(lèi)型存儲(chǔ)器

1、2021-12-1312EPROM的應(yīng)用 2021-12-132RAM的優(yōu)點(diǎn)？缺點(diǎn)？存儲(chǔ)器的容量如何計(jì)算？RAM如何實(shí)現(xiàn)字位擴(kuò)展？2021-12-1331. 固定ROM 只讀存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的內(nèi)容一般是固定不變的，正常工作時(shí)只能讀數(shù)，不能寫(xiě)入，并且在斷電后不丟失其中存儲(chǔ)的內(nèi)容，故稱(chēng)為只讀存儲(chǔ)器。ROM組成：地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣輸出電路圖8-4 ROM結(jié)構(gòu)方框圖 2021-12-134 地址譯碼器有n個(gè)輸入端，有2n個(gè)輸出信息，每個(gè)輸出信息對(duì)應(yīng)一個(gè)信息單元，而每個(gè)單元存放一個(gè)字，共有2n個(gè)字（W0、W1、W2n-1稱(chēng)為字線）。 每個(gè)字有m位，每位對(duì)應(yīng)從D0、D1、Dm-1輸出（稱(chēng)為位線）。 存儲(chǔ)器的容

2、量是2nm(字線位線)。 ROM中的存儲(chǔ)體可以由二極管、三極管和MOS管來(lái)實(shí)現(xiàn)。2021-12-135圖8-5 二極管ROM圖8-6 字的讀出方法 在對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)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(lái)決定的。 2021-12-136存儲(chǔ)存儲(chǔ)矩陣矩陣圖8-7 44 ROM陣列圖 有存儲(chǔ)有存儲(chǔ)單元單元地址譯地址譯碼器碼器圖8-5 二極管ROM2021-12-137在編程前，存儲(chǔ)矩陣中的全部存儲(chǔ)單元的熔絲都是連通的，即每個(gè)單元存儲(chǔ)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(chǔ)單元上的熔絲用大電流燒斷，該單元存儲(chǔ)的內(nèi)容就變?yōu)?，此過(guò)程稱(chēng)為編程。 熔絲燒斷后不能再接上，故PRO

3、M只能進(jìn)行一次編程。 圖8-8 PROM的可編程存儲(chǔ)單元2021-12-138 最早出現(xiàn)的是用紫外線照射擦除的EPROM。 浮置柵MOS管（簡(jiǎn)稱(chēng)FAMOS管）的柵極被SiO2絕緣層隔離，呈浮置狀態(tài)，故稱(chēng)浮置柵。 當(dāng)浮置柵帶負(fù)電荷時(shí)， FAMOS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(kāi)路，所存信息是1。 2021-12-139圖8- 浮置柵EPROM(a) 浮置柵MOS管的結(jié)構(gòu) (b) EPROM存儲(chǔ)單元帶負(fù)電-導(dǎo)通-存0不帶電-截止-存12021-12-1310浮置柵EPROM出廠時(shí)，所有存儲(chǔ)單元的FAMOS管浮置柵都不帶

4、電荷，F(xiàn)AMOS管處于截止?fàn)顟B(tài)。 寫(xiě)入信息時(shí)，在對(duì)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(méi)有放電回路能長(zhǎng)期保存下來(lái)，在的環(huán)境溫度下，以上的電荷能保存年以上。如果用紫外線照射FAMOS管分鐘，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。2021-12-13112EPROM的應(yīng)用 程序存儲(chǔ)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(gè)周期的三角波等分為2

5、56份，取得每一點(diǎn)的函數(shù)值并按八位二進(jìn)制進(jìn)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(gè)字節(jié)寫(xiě)入2716當(dāng)中。2021-12-1312圖8-13 八種波形發(fā)生器電路圖 波形選擇開(kāi)關(guān) 256進(jìn)制計(jì)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。2021-12-1313S3 S2 S1波 形A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A00 0 0正弦波000H0FFH0 0 1鋸齒波100H1FFH0 1 0三角波200H2FFH1 1 1階梯波700H7FFH表8-2 八種波形及存儲(chǔ)器地址空間分配

6、情況 S1、S2和S3：波形選擇開(kāi)關(guān)。兩個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器在CP脈沖的作用下，從00HFFH不斷作周期性的計(jì)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D0D7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。 2021-12-1314 圖8-14 三角波細(xì)分圖 下面以三角波為例說(shuō)明其實(shí)現(xiàn)方法。 三角波如圖8-148-14所示，在圖中取256256個(gè)值來(lái)代表波形的變化情況。在水平方向的257257個(gè)點(diǎn)順序取值，按照二進(jìn)制送入EPROM2716EPROM2716（2K2K8 8位）的地址端A A0 0A A7 7，地址譯碼器的輸出為256256個(gè)（最末一位既是此周期的結(jié)束，又是下一周期的

7、開(kāi)始）。由于27162716是8 8位的，所以要將垂直方向的取值轉(zhuǎn)換成8 8位二進(jìn)制數(shù)。2021-12-1315表8-3 三角波存儲(chǔ)表 將這255255個(gè)二進(jìn)制數(shù)通過(guò)用戶編程的方法，寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元，如表8-38-3所示。將27162716的高三位地址A A1010A A9 9A A8 8取為0 0，則該三角波占用的地址空間為000H000H0FFH0FFH，共256256個(gè)。 2021-12-13161. EEPROM用電氣方法在線擦除和編程的只讀存儲(chǔ)器。 存儲(chǔ)單元采用浮柵隧道氧化層MOS管。寫(xiě)入的數(shù)據(jù)在常溫下至少可以保存十年，擦除/寫(xiě)入次數(shù)為萬(wàn)次 10萬(wàn)次。 2. 快閃存儲(chǔ)器Flash

8、Memory 采用與EPROM中的疊柵MOS管相似的結(jié)構(gòu)，同時(shí)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(chǔ)器；功能上相當(dāng)于RAM。 單片容量已達(dá)64MB，并正在開(kāi)發(fā)256MB的快閃存儲(chǔ)器。可重寫(xiě)編程的次數(shù)已達(dá)100萬(wàn)次。 2021-12-1317由美國(guó)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(xiě)存儲(chǔ)器。 它以高容量長(zhǎng)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(hù)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(chǔ)的信息可保存10年。 其缺點(diǎn)主要是體積稍大，價(jià)格較高。 此外，還有一種nvSRAM，不需電池作后備電源，它的非

9、易失性是由其內(nèi)部機(jī)理決定的。 已越來(lái)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(xiě)存儲(chǔ)器NVSRAM 2021-12-1318串行存儲(chǔ)器是為適應(yīng)某些設(shè)備對(duì)元器件的低功耗和小型化的要求而設(shè)計(jì)的。 主要特點(diǎn)：所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是按一定順序串行寫(xiě)入和讀出的，故對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元的訪問(wèn)與它在存儲(chǔ)器中的位置有關(guān)。4. 串行存儲(chǔ)器 5.多端口存儲(chǔ)器MPRAM多端口存儲(chǔ)器是為適應(yīng)更復(fù)雜的信息處理需要而設(shè)計(jì)的一種在多處理機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的存儲(chǔ)器。 特點(diǎn)：有多套獨(dú)立的地址機(jī)構(gòu)(即多個(gè)端口)，共享存儲(chǔ)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(lèi)。 2021-12-1319表8-4 常見(jiàn)存儲(chǔ)器規(guī)格型號(hào) 類(lèi)型 容量SRAMEPROMEEPROMFLASHNVSRAM雙口RAM2 K86116 27162816 DS1213B7132/71364 K8 2732 DS1213B 8 K86264 27642864 DS1213B 16 K8 27128 32 K862256 272562825628F256DS1213D 64 K8 275122851228F51