数字电子技术：第八章大规模集成电路

1、第八章 大规模集成电路一、存贮器二、可编程逻辑阵列PLA一、存贮器： 数字系统中存贮信息的部件，在计算机中常用于存放指 令和数据。 1.只读存贮器ROM（Read-Only-Memory） （1）ROM结构及原理 ROM分三类：固定ROM（掩膜ROM） 可编程ROM（PROM） 可改写ROM（EPROM） 存贮矩阵化简图：W0W1W2W30000000111001111D0D1D2D3地址译码器：VCCW0W1W2W3地址译码A0A1W0W1W2W3Y0Y1Y2Y3D0D1D2D3输出电路存贮矩阵以固定ROM为例： A0、A1地址中n=2，有2n=4个地址单元。 每个地址单元中存放m（m=4）

2、位二进制数。 存贮容量为2nm=44=16位。 输出缓冲器：常由三态门或OC门组成。 W0-W3字线；Y0-Y3位线。 这里：交叉点表示一个存贮单元，无二极管表示存“0”， 有二极管表示存“1”。 (2) PROM和EPROM PROM：出厂无任何信息，使用前由用户按需要将信息写入。一旦写入， 不能更改。VCCWiYjPROM存贮单元：由双极型三极管和镍铬熔丝组成。出厂时：全部单元为“1”。使用时：按需要，一次性编程处理将 VCC加正电压，大电流将熔丝烧断， 单元写入“0”。 EPROM：内部信息可写入、可擦除、可重新写入；断电后，信息不失。 有两种：紫外线擦除的EPROM；电擦除EPROM（

3、E2PROM）WiYjS迭层栅MOS管浮置栅有两个栅极，选择栅极（与普通一样）浮置删极。出厂时：浮置栅无电荷，各单元均为1。使用时：在选择栅极（Wi）和漏极（Yi）上同时加25V电压（正常工作电 压为5V）。正电场作用下电子堆积于浮置栅上，去掉电压后难 以泄露保存。擦除：强紫外线照射，使堆积的电子获足够能量返回衬底恢复为 “1”。EPROM存贮单元：例：用ROM实现组合逻辑函数:存贮字二进制码循环码0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地 址 译 码 器B0B1B2B3W0W1W2W3W4W5W6W7W8

4、W9W10W11W12W13W14W15读出电路G3G2G1G0Y3Y2Y1Y02.RAM能随时在存贮器任一指定单元存入或取出信息的存贮器，又 称读/写存贮器。（1）RAM结构及原理存贮矩阵地址译码器三态缓冲器存贮器读写控制A0A1An-1D0D1Dm-1A0-An-1:地址线，有2n个地址单元。读写控制，“1”读，“0”写输出允许端片选端（2）RAM的扩展: 存贮器位数的扩展 当存贮器的字长超过RAM芯片字长时，需对RAM进行位数扩展。2141（4K X 1位）4K X 8位4k=212需12根地址线214121417#6#21410#D7D6D0A11A0解：10248位1024个字，需1

5、0根地址线。 这里，已知2568位RAM：256=28，即有8根地址线，设为A0-A7，还需增加两根地址线，设为A8、A9。 取第一片：A9A8=00 第二片：A9A8=01 第三片：A9A8=10 第四片：A9A8=11 地址分配： 器件 A9A8 地址范围A7A6A5A4A3A2A1A0RAM(1) 0 0 0 1 1 1 00 00000000 00 11111111 （0-255）RAM(2) 0 1 1 0 1 1 01 00000000 01 11111111 （256-511） RAM(3) 1 0 1 1 0 1 10 00000000 10 11111111 （512-767

6、）RAM(4) 1 1 1 1 1 0 11 00000000 11 11111111 （768-1023） 存贮器字数的扩展: 例：用字扩展方式将四片256X8位RAM接成一个1024X8位RAM数据端：I/O1-I/O8 RAM(1)I/O1-I/O8 (2)I/O1-I/O8 (3)I/O1-I/O8 (4)A0A1A7A0A1A7A0A1A7A0A1A7I/O1 |I/O8A0A1A7A8A9译码器二、可编程逻辑阵列PLA: 1.PLA结构组合型PLA时序型PLA与矩阵或矩阵输入输出与矩阵或矩阵输入输出触发器组 存贮容量与输入地址变量数n，输出端数目m及字数（化简后的对立乘积项数）P有

7、关。2.PLA的逻辑设计 例1：用PLA设计一个全减器 化简:独立乘积项数P=5解：列全减器真值表画阵列逻辑图:111AiBiJi与矩阵Ji+1Di或矩阵 因为PLA存贮的内容是经化简后的结果，则用PLA通常比用PROM更节省空间。例2：用PLA设计一个二进制码循环码的变换器。二进制码循环码化简:独立乘积项数为7解：列真值表:画逻辑阵列图:B3111B0B1B21B3G3G2G1G0例3：用带有JK触发器的PLA设计一个8421码同步十进制加记数器Q3nQ2nQ1nQ0nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1求驱动方程: J3=QOnQ1nQ2n K3=QOn； J2=Q0nQ1n K2=Q0nQ1n； J0=1 KO=1J1=Q0nQ3n K1=