数字电子技术 第六版 课件 9ch2 只读存储器（ROM）

第9章半导体存储器9.2

只读存储器（ROM）9.2.1固定ROM的结构和工作原理9.2.2可编程只读存储器（PROM）9.2.3可擦除可编程只读存储器9.2.4PROM的应用9.2.1固定ROM的基本结构和工作原理ROM的基本结构由地址译码器和存储矩阵等部分组成存储器的存储容量为4

4字位。ROM的电路结构图

字线位线一、电路组成

9.2.1固定ROM的结构和工作原理D0D1D2D34×4二极管ROM结构图

&A1A0字线信号位线输出信号&&&11W3W2W1W0

地址译码器。

A1、

A0为地址输入端，W3~W0为译码器输出的4条字线。

存储矩阵由二极管或门组成，D3~D0为存储矩阵输出的4条位线。一、

电路组成

D0D1D2D34×4二极管ROM结构图

&A1A0字线信号位线输出信号&&&11W3W2W1W0W3

~W0

中任一个输出高电平时，则在D3

~D0

4条线上输出一组4位二进制代码，每组代码表示一个字。二、

读数

D0D1D2D34×4二极管ROM结构图

&A1A0字线信号位线输出信号&&&11W3W2W1W0

当输入一组地址码时，则在ROM的输出端可读出该地址码对应的存储内容。如A1

A0

=00

时，则字线

W0

=A1

A0

=1，其他字线都为0，这时和W0相连的两个二极管导通，位线D2

=1、

D0=1,而D3

和D1

都为0

,在输出端得到D3D2D1D0=0101数据输出。

可见：(1)交叉处接有二极管的相当于存储1，没有接二极管的相当于存储0。

(2)当某字线被选中时，相应存储单元数据从位线D3

~D0

输出。4×

4存储矩阵示意图

W3W2W1W0D0D1D2D3字线位线交叉处的圆点“”表示存储1，交叉处无圆点表示存储0。交叉点的数目，即存储器中存储单元的数量，称为存储容量。存储矩阵可简化表示为存储容量

字数×

位数用“M”表示“1024K”，1M=1024K=210K=220。对于大容量的ROM

常用“K”表示“1024”，即1K=1024=210

；例如，一个64K

8的ROM，表示它有64K个字，

字长为8位，存储容量是64K

8=512K。

例如，一个32

8的ROM，表示它有32个字，

字长为8位，存储容量是32

8=256。

TTL-ROM结构图

MOS-ROM结构图

PROM出厂时，全部熔丝都连通，全部存储单元相当于存储1。用户在编程时，可根据要求，借助编程工具将需要存储0单元的熔丝烧断即可。

熔丝烧断后不可恢复，故PROM只能进行一次性编程。

二极管ROM

TTL-ROM

MOS-ROM

Wi

Dj

Wi

Dj

VCC

Wi

Dj

+VDD

1熔丝熔丝熔丝9.2.2可编程只读存储器(PROM)用一个特殊的浮栅MOS管替代熔丝。

用紫外线擦除信息的，称为EPROM。

用电信号擦除信息的，称为EEPROM，即E2PROM。

按擦除方式不同分

EPROM只能整体擦除，擦除时间较长。E2PROM中的存储单元可逐个擦除逐个改写，它的编程和擦除都用电信号完成，速度比EPROM快得多。9.2.3可擦除可编程只读存储器(EPROM)EPROM集成芯片上有一个石英窗口供紫外线擦除之用。芯片写入数据后，必须用不透光胶纸将石英窗口密封，以免破坏芯片内存储的信息。9.2.3可擦除可编程的只读存储器用户在编程时，可以根据需要将某单元改写为0。方法是借助于编程器输出足够大的脉冲电流将所要改写为0的存储单元中的熔丝烧断。显然，熔丝烧断后不可恢复，因此，PROM只能进行一次编程。使用不方便，也不经济。

PROM在使用时只能读出,不能写入。

可编程只读存储器是一种用户可以根据自己的要求直接写入信息的存储器。写入信息的过程称为编程。PROM在出厂前已在每个存储单元中都接有快速熔丝，这时所有的存储单元都相当于存储了1。

一、紫外线擦除可编程只读存储器(EPROM)

FAMOS管的栅极为多晶硅，没有引出线，完全浮置于SiO2绝缘层中。平时不带电，也不导通，相当于熔丝断开。编程时，在编程器的编程信号作用下，可使FAMOS管的浮置栅获得足够的电荷而使漏极和源极之间产生导电沟道，成为导通状态，与其串接的MOS管也导通，相当于熔丝连接。

为了使EPROM写入的信息不丢失，需用不透明的遮光纸将集成芯片上的石英窗口封贴起来。当需要擦除原信息时，需要去掉遮光纸，用紫外线照射石英窗口10~15分钟，才能擦除芯片中全部信息。

EPROM的存储单元中采用了浮置栅MOS管，简称FAMOS管，用以代替PROM中的熔丝。它和普通MOS管串接后组成了EPROM中的存储单元。

二、电可擦除可编程只读存储器(E2PROM)

E2PROM存储单元中的信息可边擦除边改写，也可整体擦除，速度比EPROM快得多，写入信息可长期保存。

E2PROM的存储结构和EPROM类似，只是在浮置栅上加了一个隧道二极管，在编程信号作用下，可使存储单元导通或截止，从而实现了电写入和电擦除。三、快闪存储器(FlashMemory)同时快闪存储器的编程和擦除控制电路都集成在存储器内部，不需要专门的编程工具，使用十分方便。可以预见，在不久的将来，快闪存储器有可能取代计算机中的硬盘和用于开发许多新的电子产品。

快闪存储器是E2PROM新一代产品，它具有E2PROM擦除快的优点，而且电路结构简单、集成度高、体积小、功耗低、工作速度快、存储容量大。优点十分明显。

由于PROM的地址译码器能译出地址码全部最小项，而PROM的存储矩阵构成了可编程或门阵列，因此，通过编程可从PROM的位线输出端得到任意标准与-

或式。由于所有组合逻辑函数均可用标准与-

或式表示，故可用PROM实现任意组合逻辑函数。9.2.4

PROM的应用

PROM结构的习惯画法AB与门和或门的习惯画法CY&ABCY≥1ABCY&ABCY≥1用

PROM

实现组合逻辑函数[例]

试用PROM实现下列逻辑函数解：(1)

将函数化为标准与-

或式(2)

确定存储单元内容由函数Y1、Y2

的标准与-

或式可知：与Y1

相应的存储单元中，字线W1、W4、W5、W6

对应的存储单元应为1；对应