电子技术基础（第三版）课件 第7章 半导体存储器和可编程逻辑器件

第7章

半导体存储器和可编程逻辑器件7.1半导体存储器半导体存储器是一种能存储大量二值信息（或数据）的半导体器件。半导体存储类种类很多，从存、取功能上可以分为只读存储器（ReadOnlyMemory,ROM）和随机存储器（RandAccessMemory，RAM）两大类。只读存储器中的信息数据可以长期掉电保存。根据数据的写入方式，只读存储器分为固定ROM（又称有掩模ROM）可编程ROM（ProgrammableRead-only，Memory,PROM）和可擦除的可编程的ROM（ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EPROM）几种不同类型。随机存取存储器可以随时读出或写入数据，但断电后，数据将会丢失。随机存储器根据存储单元工作原理的不同，可分为静态存储器（StaricRandomAccessMemory，SRAM）和动态存储器（DynamicRandomAccessMemory，DRAM）。7.2只读存储器

7.2.1掩模只读存储器（ROM）固定ROM，也称掩模型ROM，它是在生产过程最后一道掩模工艺是按照用户的要求写入信息，一旦生产完毕，就不可能再改变。ROM的电路结构包含存储矩阵（Storagematrix）、地址译码器（AddressDecoder）和输出缓冲器（OutputBuffer）三个组成部分。

7.2.2可编程只读存储器（PROM）

PROM不是由厂家生产时写入信息，而是由开发设计人员根据自己的需要，用电的方法写入，一旦写入后信息不再改变，这类PROM只能写入一次。PROM的总体结构与掩模ROM一样，同样由存储矩阵、地址译码器和输出电路组成。不过在出厂时已经在存储矩阵的所有交叉点上全部制作了存储元件，即相当于在所有存储单元中都存入了1。7.2.3可擦除可编程只读存储（EPROM）可擦除的可编程ROM中存储的数据不仅可以由设计人员写入信息，而且可以擦除重写几百次，因而在需要经常修改ROM中内容的场合它便成为一种比较理想的器件。7.3随机存取存储器SRAM电路通常由存储矩阵、地址译码器和读/写控制电路（也称为输入／输出电路）三部分组成。7.3.1静态随机存储器（SRAM）7.3.2动态随机存储器（DRAM）

DRAM动态存储单元单管动态MOS存储单元的电路DRAM总体结构为了提高集成度的同时减少器件引脚的数目，目前的大容量DRAM多半都采用1位输入、1位输出和地址分时输出的方式。7.4可编程逻辑器件可编程逻辑器件（PLD）是作为一种通用型器件生产的，然而它的逻辑功能又是由用户通过对器件编程来自行设定。它可以把一个数字系统集成在片PLD上，而不必由芯片制造厂去设计和制作专用集成芯片。PLD具有通用型器件批量大、成本低和专用型器件构成系统体积小、电路可靠等优点。7.4.1可编程阵列逻辑器件（PAL）可编程阵列逻辑器件（PAL），是20世纪70年代末出现的一种低密度、一次性可编程逻辑器件。最简单的PAL电路结构形式包含一个可编程的与逻辑阵列和一个固定的或逻辑阵列。7.4.2通用阵列逻辑器件（GAL）通用阵列逻辑器件（GAL）是继PAL器件之后，在20世纪80年代中期推出的一种低密度可编程逻辑器件。它在结构上采用了输出逻辑宏单元（OLMC）结构形式。在工艺上吸收了E2PROM的浮栅技术，从而使GAL器件具有可擦除、可重新编程、数据可长期保存和可重新组合结构的特点。因此GAL器件比PAL器件功能更加全面，结构更加灵活，它可取代大部分中、小规模的数字成电路和PAL器件，增加了数字系统设计的灵活性。7.4.3复杂可编程逻辑器件（GPLD）与现场可编程门阵列（FPGA）复杂可编程逻辑器件（CPLD）采用CMOSEPROM、E2PROM、FLASH存储器和SRAM等编程技术，从而构成了高密度、高速度和低功耗的可编程逻辑器件。CPLD的I/O端数和内含触发器多达数百个，其集成度远远高于可编程逻辑器件PAL和GAL。因此，采用CPLD设计数字系统，体积小、功耗低、可靠性高，且有更大的灵活性。CPLD大致可分为两类，一类是由GAL器件发展而来的，其主体仍是与阵列和宏单