半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件-全文預(yù)覽
【正文】 通過(guò)對(duì)器件編程自行設(shè)定，且具有 專用型器件構(gòu)成數(shù)字系統(tǒng) 體積小、可靠性高 的優(yōu)點(diǎn)； 1）作為通用型器件生產(chǎn)的，具有批量大、成本低的特點(diǎn)； 4）增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性，減輕了電路圖和電路板設(shè)計(jì)的 工作量和難度，提高了工作效率； 3）改變了傳統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)采用通用型器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的 設(shè)計(jì)方法； 5） PLD已在計(jì)算機(jī)硬件、工業(yè)控制、現(xiàn)代通信、智能儀 表和家用電器等領(lǐng)域得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。 3. RAM容量的擴(kuò)展 VCC A8 R/W CS GND 1 9 10 18 Intel 2114 A9 A7 A5 A4 A6 A0 A1 A3 A2 I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 （ 1） RAM的位擴(kuò)展 I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 A9 A0 A1 … CS R/W I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 A9 A0 A1 … CS R/W … A0 A1 A9 R/W CS I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 I/O4 I/O5 I/O6 I/O7 將 2114擴(kuò)展為 1K 8位 的 RAM （ 2） RAM的字?jǐn)U展 I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 A9 A0 A1 … CS R/W I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 A9 A0 A1 … CS R/W … A0 A1 A9 R/W I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 1 12譯碼器 A10 將 2114擴(kuò)展為 2K 4位的 RAM 可編程邏輯器件 (PLD) PLD概述 數(shù)字邏輯器件分類 (按照邏輯功能的特點(diǎn)分 ) 通用型 專用型 通用性強(qiáng)，但邏輯功能較簡(jiǎn)單、且固定不變 。 結(jié)論： 1）需加刷新電路； 2）輸出端需加高鑒別能力的輸出放大器。DMOS基本存儲(chǔ)單元通常利用 MOS管柵極電容或其它寄生電容的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)來(lái)存儲(chǔ)信息。 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM) RAM可以隨時(shí)從任一指定地址讀出數(shù)據(jù) ,也可以隨時(shí)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入任何指定的存儲(chǔ)單元 . RAM在計(jì)算機(jī)中主要用來(lái)存放程序及程序執(zhí)行過(guò)程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果等 . RAM按工藝分類： 1） 雙極型 ； 2） 場(chǎng)效應(yīng)管型 。在擦除狀態(tài)下，控制柵 G處于 0電平，源極加入高壓脈沖（ 12V），在浮柵與源區(qū)間很小的重疊區(qū)域產(chǎn)生隧道效應(yīng)，使浮柵上的電荷經(jīng)隧道釋放。 快閃存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元 疊柵 MOS管剖面示意圖 1 狀態(tài)： 浮柵未注入電子，相當(dāng)于存儲(chǔ) 1。 擦寫(xiě)柵和待擦除單元的字線上加 21V的正脈沖，漏極接低電平，即可使存儲(chǔ)單元回到寫(xiě)入 0前的狀態(tài)，完成擦除操作。 （ 3）電可擦除可編程 ROM （ E2PROM） 特點(diǎn)： ①編程和擦除均由電完成； ②既可整片擦除，也可使某些存儲(chǔ)單元單獨(dú)擦除； ③重復(fù)編程次數(shù)大大高于 EPROM. E2PROM存儲(chǔ)單元 T2是門(mén)控管 T1是浮柵隧道氧化層 MOS管（簡(jiǎn)稱 Flotox管） Flotox管剖面示意圖 1 狀態(tài)： 令 Wi= Yj=0，則 T2導(dǎo)通， T1漏極 D1接近 0電平，然后在擦寫(xiě)柵G1加上 21V正脈沖，就可以在浮柵與漏極區(qū)之間的極薄絕緣層內(nèi)出現(xiàn)隧道，通過(guò)隧道效應(yīng)，使電子注入浮柵。 同時(shí)在控制柵極上加高壓正脈沖（ 50ms， 25V） ，則在控制柵正脈沖電壓的吸引下，部分高能電子將穿過(guò)二氧化硅層到達(dá)浮柵，被浮柵俘獲，浮柵注入電荷， 注入電荷的浮柵 可認(rèn)為寫(xiě)入 0。當(dāng)需存 1時(shí) , 保留熔絲 . （ 1）一次性可編程 ROM（ PROM） PROM的結(jié)構(gòu)圖 （ 2）光可擦除可編程 ROM （ EPROM） EPROM 是一種可以多次擦除和改寫(xiě)內(nèi)容的 ROM。 ③ 將地址輸入和 Fi之間的關(guān)系填入真值表得： 地址 數(shù)據(jù) A1 A0 F0 F1 F2 F3 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 2 1 1 0 0 1 0 F0=A1A0 F1=A1A0+ A1A0 F2=A1A0+ A1A0 F3=A1A0 ROM實(shí)際是一種組合電路結(jié)構(gòu)。 1. 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類 （ 1）按存取方式分類 只讀存儲(chǔ)器 （ Read Only Memory， ROM） 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 （ Random Access Memory， RAM） ROM存放固定信息 ,只能讀出信息 ,不能寫(xiě)入信息 .當(dāng)電源切斷時(shí) ,信息依然保留 . RAM可以隨時(shí)從任一指定地址讀出數(shù)據(jù) ,也可以隨時(shí)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入任何指定的存儲(chǔ)單元 . （ 2）按制造工藝分類 雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 MOS型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 以雙極型觸發(fā)器為基本存儲(chǔ)單元，具有工作速度快、功耗大、價(jià)格較高的特點(diǎn)，主要用于對(duì)速度要求較高的場(chǎng)合，如在計(jì)算機(jī)中用作高速緩沖存儲(chǔ)器。 微處理器是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的主要部件。 每一片存儲(chǔ)芯片包含大量的存儲(chǔ)單元，每一個(gè)存儲(chǔ)單元由唯一的地址代碼加以區(qū)分，并能存儲(chǔ)一位或多位二進(jìn)制信息。 它用于存放二進(jìn)制信息，主要以半導(dǎo)體器件為基本存儲(chǔ)單元，用集成工藝制成。但該器件很難與其他類型的器件直接配合，應(yīng)用時(shí)需要用戶設(shè)計(jì)專門(mén)的接口電路。 優(yōu)點(diǎn) :集成度高、功耗小、可靠性高、價(jià)格低、體積小、外圍電路簡(jiǎn)單、便于自動(dòng)化批量生產(chǎn)等。 只讀存儲(chǔ)器 (ROM) 按數(shù)據(jù)的寫(xiě)入方式分類 固定 ROM 可編程 ROM 1. 固定 ROM （ 1） ROM的結(jié)構(gòu) . . . . . . A0 A1 An1 地址譯碼器 存儲(chǔ)陣列 2n m W0 W1 W2n1 F0 F1 Fm1 字線 位線 地址線 1) 地址譯碼器為二進(jìn)制譯碼器 ,即全譯碼結(jié)構(gòu) .(地址線為n根 ,譯碼器輸出為 2n根字線 ,說(shuō)明存儲(chǔ)陣列中有 2n個(gè) 存儲(chǔ)單元 ) 2) 存儲(chǔ)陣列輸出有 m根位線 ,說(shuō)明每個(gè) 存儲(chǔ)單元 有 m位 ,即 一個(gè)字有 m位二進(jìn)制信息組成 .每一位稱為一個(gè) 基本存 儲(chǔ)單元 . 3) 存儲(chǔ)器的容量定義為 : 字?jǐn)?shù)位數(shù) (2n m). （ 2）一個(gè)二極管 ROM的例子 A1 A0 F0 F1 F2 F3 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 2 1 1 0 0 1 0 1 A1 1 A0 W0 W1
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