数字电子技术基础第07章

第七章半导体存储器第七章半导体存储器7.1概述能存储大量二值信息的器件一、一般结构形式输入/出电路I/O输入/出控制1单元数庞大2输入/输出引脚数目有限二、分类1、从存/取功能分：①只读存储器(Read-Only-Memory）②随机读/写（Random-Access-Memory）2、从工艺分：①双极型②MOS型7.2ROM7.2.1掩模ROM一、结构二、举例地址数据A1A0D3D2D1D0000101011011100100111110A0~An-1W0W(2n-1)D0Dm交点有二极管表示存1，没有表示存0。输出信号表达式与门阵列输出表达式：或门阵列输出表达式：两个概念：存储矩阵的每个交叉点是一个“存储单元”，存储单元中有器件存入“1”，无器件存入“0”存储器的容量：“字数×位数”掩模ROM的特点：出厂时已经固定，不能更改，适合大量生产简单，便宜，非易失性7.2.2可编程ROM（PROM）总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同7.2.2可编程ROM（PROM）总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同AW：写入放大器AR：读出放大器写入时，要使用编程器。字线（D）接编程脉冲（20V），DZ导通，AW输出低，输出低电平，使熔丝熔断。读出时，AR输出的高电平不足以使DZ导通。7.2.3可擦除的可编程ROM（EPROM）总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同

EPROME2PROM一、用紫外线擦除的PROM（UVEPROM）输入地址的高4位（A7~A4）加到行地址译码器上，从16行存储单元中选出要读的一行。输入地址的低4位（A3~A0）加到列地址译码器上，再从选中的一行存储单元中选出要读的一位。SIMOS管二、电可擦除的可编程ROM（E2PROM）总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同N沟道增强型控制珊浮置珊浮置珊与漏区之间有一个极薄的氧化层选通管(N管)，提高擦、写可靠性并保护隧道区的超薄氧化层存储管读出状态擦除（写1）状态写入（写0）状态三、快闪存储器（FlashMemory）为提高集成度，省去T2（选通管）改用叠栅MOS管（类似SIMOS管）浮置珊与衬底之间有一个极薄的氧化层快闪存储器存储单元7.3随机存储器RAM7.3.1静态随机存储器（SRAM）一、结构与工作原理输入0，写操作；输入1，读操作。输入0，正常工作；输入1，输出高阻。由许多存储单元构成1024×4位RAM2114结构框图行号列号64×64列地址译码器每次选中每行的4位A9一种简单的读/写控制电路当选片信号CS＝1时，G5、G4输出为0，三态门G1、G2、G3均处于高阻状态，输入/输出（I/O）端与存储器内部完全隔离，存储器禁止读/写操作，即不工作；当CS＝0时，芯片被选通：当＝1时，G5输出高电平，G3被打开，于是被选中的单元所存储的数据出现在I/O端，存储器执行读操作；当＝0时，G4输出高电平，G1、G2被打开，此时加在I/O端的数据以互补的形式出现在内部数据线上，存储器执行写操作。二、SRAM的存储单元六管N沟道增强型MOS管T1、T2构成反相器T3、T4构成另一反相器T1～T4构成RS锁存器。T1导通、T3截止为0状态，T3导通、T1截止为1状态。

只有当存储单元所在的行、列对应的Xi、Yi线均为1时，该单元才与数据线接通，才能对它进行读或写，这种情况称为选中状态。

存储单元所在的行和列同时被选中后，Xi=1，Yj=1，T5~T8均导通。Q和Bj相连，和相连。如＝0、＝1，则A1通，A2和A3截止，Q经A送到I/O端实现数据读出。如＝1、＝0，则A1截止，A2和A3通，I/O上的数据写入存储单元。7.3.2*动态随机存储器（DRAM） 动态存储单元是利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理四管、三管动态MOS存储单元：外围控制电路简单，读出信号较大，但存储电路本身结构较复杂，不利于集成化。单管动态MOS存储单元：外围控制电路较复杂，但存储电路本身结构简单，有利于集成化，目前广为应用。7.4存储器容量的扩展7.4.1位扩展方式适用于每片RAM,ROM字数够用而位数不够时接法：将各片的地址线、读写线、片选线并联即可例：用八片1024x1位→1024x8位的RAM7.4.2字扩展方式适用于每片RAM,ROM位数够用而字数不够时1024x8RAM例：用四片256x8位→1024x8位RAM000111011011101101111110000111011011101101111110另一种实现方法例2已知44位RAM如图所示。将他们扩展为88位RAM。求需要几片44位RAM画出电路图7.5用存储器实现组合逻辑函数一、基本原理从ROM的数据表可见： 若以地址线为输入变量，则数据线即为一组关于地址变量的逻辑函数地址数据A1A0D3D2D1D0000101011011100100111110A0~An-1W0W(2n-1)字线位线三态门每个输出代码称为一个“字”二、举例

1.用ROM设计一个八段字符显示的译码器2.用ROM产生如下一组多输出逻辑函数ROM点阵图例试用ROM构成能实现函数y=x2的运算表电路，x的取值范围为0～15的正整数。解：(1)分析要求、设定变量自变量x的取值范围为0～15的正整数，对应的4位二进制正整数，用B=B3B2B1B0表示。根据y=x2的运算关系，可求出y的最大值是152＝225，可以用8位二进制数Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。(2)列真值表—函数运算表

B3

B2

B1

B0

Y7

Y6

Y5

Y4

Y3

Y2

Y1

Y0十进制数0000000000000000100000001100100000010040011000010019010000010000160101000110012501100010010036011100110001491000010000006410010101000181101001100100100101101111001121110010010000144110110101001169111011000100196111111100001225(3)写标准与或表达式Y7=m12+m13+m14+m15Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12Y3=m3+m5+m11+m13Y2=m2+m6+m10+m14Y1=0Y0=m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15(4)画ROM存储矩阵节点连接图

为做图方便，可将ROM矩阵中的二极管用节点表示。常用ROM和RAM举例标准28脚双列直插EPROM27642K×8位静态CMOSRAM6116编程时，PGM引脚接低电平，VPP引脚接高电平（编程电平+25V），数据由数据总线输入。

本章小结1．半导体存储器是现代数字系统特别是计算机系统中的重要组成部件，它可分为RAM和ROM两大类，绝大多数属于MOS工艺制成的大规模数字集成电路。2．RAM是一种时序逻辑电路，具有记忆功能。其它存储的数据随电源断电而消失，因此是一种易失性的读写存储器。它包含有SRAM和DRAM两种类型，前者用触发器记忆数据，后者靠MOS管栅极电容存储数据。因此，在不停电的情况下，SRAM的数据可以长久保持，而DRAM则必需定期刷新。3．ROM是一种非易失性的存储器，它存储的是固定数据，一般只能被读出。根据数据写入方式的不同，ROM又