第八章半導體存儲器和可編程邏輯器件

數(shù)字電子技術基礎

張華133929598058.2隨機存取存儲器（RAM）8.1只讀存儲器（ROM）8半導體存儲器和可編程邏輯器件基本要求：掌握半導體存儲器字、位、存儲容量、地址等基本概念。正確理解RAM、ROM的工作原理了解半導體存儲器的存儲單元的組成及工作原理。掌握RAM、ROM的典型應用。8半導體存儲器和可編程邏輯器件

只讀存儲器，工作時其存儲的內(nèi)容固定不變。且只能讀出，不能隨時寫入。工作時，將一個給定的地址碼加到ROM的地址輸入端，便可在它的輸出端得到一個事先存入的確定數(shù)據(jù)。8.1只讀存儲器（ROM）按存貯矩陣中器件類型

固定ROM--PROM--EPROM--FlashMemary--E2PROM--二極管ROM三極管ROMMOS管ROM按寫入方式廠家裝入數(shù)據(jù)，永不改變用戶裝入，只可裝一次，永不改變用戶裝入，紫外線擦除用戶裝入，電可擦除高集成度，大容量，低成本,使用方便。存儲矩陣三態(tài)緩沖器

地址譯碼器數(shù)據(jù)輸出地址輸入

固定ROM主要由地址譯碼器、存儲單元矩陣和輸出緩沖器三部分組成。字線容量=字線×位線位線8.1只讀存儲器（ROM）存儲或矩陣字線位線二極管ROM—以4×4為例存儲單元譯碼與矩陣輸出緩沖器任何時刻只有一根字線為高電平。

有一種可編程序的ROM，在出廠時全部存儲“1”，用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為“0”,但是，只能改寫一次，稱為PROM。字線位線熔斷絲

若將熔絲燒斷，該單元則變成“0”。顯然，一旦燒斷后不能再恢復。可編程ROM（PROM）8.1只讀存儲器（ROM）可擦除可編程ROM（EPROM）

當浮柵上帶有負電荷時，則襯底表面感應的是正電荷，這使得MOS管的開啟電壓變高，如果給控制柵加上同樣的控制電壓，MOS管仍處于截止狀態(tài)。SIMOS管利用浮柵是否累積有負電荷來存儲二值數(shù)據(jù)。存儲單元采用N溝道疊柵管(SIMOS)。其結(jié)構如下：寫入數(shù)據(jù)前，浮柵不帶電荷，要想使其帶負電荷，需在漏、柵級上加足夠高的電壓25V即可。若想擦除，可用紫外線或X射線，距管子2厘米處照射15-20分鐘。

當浮柵上沒有電荷時，給控制柵加上控制電壓，MOS管導通.8.1只讀存儲器（ROM）與EPROM的區(qū)別是：浮柵延長區(qū)與漏區(qū)N+之間的交疊處有一個厚度約為80A(埃)的薄絕緣層。隧道MOS管E2PROM可用電擦除信息，以字為單位，速度高，可重復擦寫1萬次。8.1只讀存儲器（ROM）（1）用于存儲固定的數(shù)據(jù)、表格（2）碼制變換ROM的簡單應用（3）用戶程序的存貯（4）構成組合邏輯電路8.1只讀存儲器（ROM）例1用ROM實現(xiàn)十進制譯碼顯示電路。8.1只讀存儲器（ROM）m0m1m2m9……例2用ROM實現(xiàn)邏輯函數(shù)。2/4線譯碼器A1A0m0m1m2m3D0D1D2D38.1只讀存儲器（ROM）例3電路如圖，試畫出F波形CPROM二進制加法計數(shù)器Fm0m1m2m3m4m5m6m7Q0Q1Q28.1只讀存儲器（ROM）8.2.1RAM的結(jié)構與工作原理*8.2.3RAM舉例8.2.2RAM存儲容量的擴展RAM存儲單元（SRAM、DRAM）RAM的基本結(jié)構

字長（位數(shù)）的擴展

字數(shù)的擴展8.2概述8.2隨機存取存儲器（RAM）

RAM是隨機存取存儲器，在任意時刻，對任意單元可進行存/?。矗鹤x/寫）操作。RAM特點:靈活－程序、數(shù)據(jù)可隨時更改；易失－斷電或電源電壓波動,會使內(nèi)容丟失。

ROM是只讀存儲器，在正常工作狀態(tài)只能讀出信息，不能隨時寫入。ROM特點：非易失性－信息一旦寫入，即使斷電，信息也不會丟失，具有非“易失”性特點。常用于存放固定信息（如程序、常數(shù)等）。編程較麻煩－需用專用編程器。8.2隨機存取存儲器（RAM）

存儲矩陣用于存放二進制數(shù)，一個單元放一位，排列成矩陣形式。存儲矩陣讀/寫控制電路

地址譯碼器數(shù)據(jù)輸入/輸出地址輸入控制信號輸入(CS、R/W)

讀/寫控制電路完成對選中的存儲單元進行讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)的操作。把信息存入存儲器的過程稱為“寫入”操作。反之，從存儲器中取出信息的過程稱為“讀出”操作。

地址譯碼器的作用是對外部輸入的地址碼進行譯碼，以便唯一地選擇存儲矩陣中的一個存儲單元。1.RAM的基本結(jié)構8.2隨機存取存儲器（RAM）結(jié)構與工作原理

例如：容量為256×1的存儲器8根列地址選擇線32根行地址選擇線32×8=256個存儲單元譯碼方式單譯碼雙譯碼---n位地址構成2n

條地址線。若n=10，則有1024條地址線---將地址分成兩部分，分別由行譯碼器和列譯碼器共同譯碼其輸出為存儲矩陣的行列選擇線，由它們共同確定欲選擇的地址單元。若給出地址A7-A0=00100001，將選中哪個存儲單元讀/寫？8.2隨機存取存儲器（RAM）結(jié)構與工作原理圖8.2.5

若容量為256×4的存儲器，有256個字，8根地址線A7-A0，但其數(shù)據(jù)線有4根，每字4位。8根列地址選擇線32根行地址選擇線1024個存儲單元

若給出地址A7-A0=00011111，哪個單元的內(nèi)容可讀/寫？

8.2隨機存取存儲器（RAM）結(jié)構與工作原理1.位數(shù)（字長）的擴展D0D1

D2

D3D12D13D14D15

位擴展可以用多片芯片并聯(lián)的方式來實現(xiàn)。即地址線、讀/寫線、片選信號對應并聯(lián)，各芯片的I/O口作為整個RAM輸入/出數(shù)據(jù)端的一位。例1用4K×4位的RAM擴展為4K×16位的RAM···CS┇A11A0···R/WR/WCSA0A114K×4位（1）I/O0I/O1I/O2I/O3R/WCSA0A114K×4位（4）I/O0I/O1I/O2I/O3······┇┇8.2隨機存取存儲器（RAM）存儲容量的擴展即該芯片8K×8功能框圖2.字數(shù)的擴展

字數(shù)的擴展可利用外加譯碼器控制存儲器芯片的片選輸入端CS來實現(xiàn)。假設某芯片的存儲容量為：8K×8（即8192字×8位）。數(shù)據(jù)線共有：地址線共有：13根（A12~A0）8根（D7~D0）8.2隨機存取存儲器（RAM）存儲容量的擴展2.字數(shù)的擴展圖8.1.10(I)(II)(III)(IV)芯片74139有效輸出端A14A13IY000IIY101IIIY210IVY311例2將8K×8位的RAM擴展為32K×8位的RAM

8.2隨機存取存儲器（RAM）存儲容量的擴展8.2.1集成2kB×8位RAM6116寫入控制端片選端輸出使能端123456789181716151413121110A2A1A0A3A4A5A6A7A8A9CSGNDVCCD3D2D1D0R/WRAM2114管腳圖故其容量為：1024字×4位（又稱為1K×4）RAM2114共有10根地址線，4根數(shù)據(jù)線。8.2隨機存取存儲器（RAM）集成電路

該芯片是摩托羅拉公司生產(chǎn)的靜態(tài)RAM，28腳雙列直插封裝。8.2隨機存取存儲器（RAM）集成電路隨機存取存儲器（RAM）可以在任意時刻、對任意選中的存儲單元進行信息的存入（寫入）或取出（讀出）操作。與只讀存儲器ROM相比，RAM最大的優(yōu)點是存取方便，使用靈活，既能不破壞地讀出所存信息，又能隨時寫入新的內(nèi)容。其缺點是一旦停電，