數(shù)字電子技術(shù) 第六版 課件 9ch2 只讀存儲器（ROM）

第9章半導(dǎo)體存儲器9.2

只讀存儲器（ROM）9.2.1固定ROM的結(jié)構(gòu)和工作原理9.2.2可編程只讀存儲器（PROM）9.2.3可擦除可編程只讀存儲器9.2.4PROM的應(yīng)用9.2.1固定ROM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理ROM的基本結(jié)構(gòu)由地址譯碼器和存儲矩陣等部分組成存儲器的存儲容量為4

4字位。ROM的電路結(jié)構(gòu)圖

字線位線一、電路組成

9.2.1固定ROM的結(jié)構(gòu)和工作原理D0D1D2D34×4二極管ROM結(jié)構(gòu)圖

&A1A0字線信號位線輸出信號&&&11W3W2W1W0

地址譯碼器。

A1、

A0為地址輸入端，W3~W0為譯碼器輸出的4條字線。

存儲矩陣由二極管或門組成，D3~D0為存儲矩陣輸出的4條位線。一、

電路組成

D0D1D2D34×4二極管ROM結(jié)構(gòu)圖

&A1A0字線信號位線輸出信號&&&11W3W2W1W0W3

~W0

中任一個輸出高電平時，則在D3

~D0

4條線上輸出一組4位二進(jìn)制代碼，每組代碼表示一個字。二、

讀數(shù)

D0D1D2D34×4二極管ROM結(jié)構(gòu)圖

&A1A0字線信號位線輸出信號&&&11W3W2W1W0

當(dāng)輸入一組地址碼時，則在ROM的輸出端可讀出該地址碼對應(yīng)的存儲內(nèi)容。如A1

A0

=00

時，則字線

W0

=A1

A0

=1，其他字線都為0，這時和W0相連的兩個二極管導(dǎo)通，位線D2

=1、

D0=1,而D3

和D1

都為0

,在輸出端得到D3D2D1D0=0101數(shù)據(jù)輸出。

可見：(1)交叉處接有二極管的相當(dāng)于存儲1，沒有接二極管的相當(dāng)于存儲0。

(2)當(dāng)某字線被選中時，相應(yīng)存儲單元數(shù)據(jù)從位線D3

~D0

輸出。4×

4存儲矩陣示意圖

W3W2W1W0D0D1D2D3字線位線交叉處的圓點(diǎn)“”表示存儲1，交叉處無圓點(diǎn)表示存儲0。交叉點(diǎn)的數(shù)目，即存儲器中存儲單元的數(shù)量，稱為存儲容量。存儲矩陣可簡化表示為存儲容量

字?jǐn)?shù)×

位數(shù)用“M”表示“1024K”，1M=1024K=210K=220。對于大容量的ROM

常用“K”表示“1024”，即1K=1024=210

；例如，一個64K

8的ROM，表示它有64K個字，

字長為8位，存儲容量是64K

8=512K。

例如，一個32

8的ROM，表示它有32個字，

字長為8位，存儲容量是32

8=256。

TTL-ROM結(jié)構(gòu)圖

MOS-ROM結(jié)構(gòu)圖

PROM出廠時，全部熔絲都連通，全部存儲單元相當(dāng)于存儲1。用戶在編程時，可根據(jù)要求，借助編程工具將需要存儲0單元的熔絲燒斷即可。

熔絲燒斷后不可恢復(fù)，故PROM只能進(jìn)行一次性編程。

二極管ROM

TTL-ROM

MOS-ROM

Wi

Dj

Wi

Dj

VCC

Wi

Dj

+VDD

1熔絲熔絲熔絲9.2.2可編程只讀存儲器(PROM)用一個特殊的浮柵MOS管替代熔絲。

用紫外線擦除信息的，稱為EPROM。

用電信號擦除信息的，稱為EEPROM，即E2PROM。

按擦除方式不同分

EPROM只能整體擦除，擦除時間較長。E2PROM中的存儲單元可逐個擦除逐個改寫，它的編程和擦除都用電信號完成，速度比EPROM快得多。9.2.3可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)EPROM集成芯片上有一個石英窗口供紫外線擦除之用。芯片寫入數(shù)據(jù)后，必須用不透光膠紙將石英窗口密封，以免破壞芯片內(nèi)存儲的信息。9.2.3可擦除可編程的只讀存儲器用戶在編程時，可以根據(jù)需要將某單元改寫為0。方法是借助于編程器輸出足夠大的脈沖電流將所要改寫為0的存儲單元中的熔絲燒斷。顯然，熔絲燒斷后不可恢復(fù)，因此，PROM只能進(jìn)行一次編程。使用不方便，也不經(jīng)濟(jì)。

PROM在使用時只能讀出,不能寫入。

可編程只讀存儲器是一種用戶可以根據(jù)自己的要求直接寫入信息的存儲器。寫入信息的過程稱為編程。PROM在出廠前已在每個存儲單元中都接有快速熔絲，這時所有的存儲單元都相當(dāng)于存儲了1。

一、紫外線擦除可編程只讀存儲器(EPROM)

FAMOS管的柵極為多晶硅，沒有引出線，完全浮置于SiO2絕緣層中。平時不帶電，也不導(dǎo)通，相當(dāng)于熔絲斷開。編程時，在編程器的編程信號作用下，可使FAMOS管的浮置柵獲得足夠的電荷而使漏極和源極之間產(chǎn)生導(dǎo)電溝道，成為導(dǎo)通狀態(tài)，與其串接的MOS管也導(dǎo)通，相當(dāng)于熔絲連接。

為了使EPROM寫入的信息不丟失，需用不透明的遮光紙將集成芯片上的石英窗口封貼起來。當(dāng)需要擦除原信息時，需要去掉遮光紙，用紫外線照射石英窗口10~15分鐘，才能擦除芯片中全部信息。

EPROM的存儲單元中采用了浮置柵MOS管，簡稱FAMOS管，用以代替PROM中的熔絲。它和普通MOS管串接后組成了EPROM中的存儲單元。

二、電可擦除可編程只讀存儲器(E2PROM)

E2PROM存儲單元中的信息可邊擦除邊改寫，也可整體擦除，速度比EPROM快得多，寫入信息可長期保存。

E2PROM的存儲結(jié)構(gòu)和EPROM類似，只是在浮置柵上加了一個隧道二極管，在編程信號作用下，可使存儲單元導(dǎo)通或截止，從而實(shí)現(xiàn)了電寫入和電擦除。三、快閃存儲器(FlashMemory)同時快閃存儲器的編程和擦除控制電路都集成在存儲器內(nèi)部，不需要專門的編程工具，使用十分方便?？梢灶A(yù)見，在不久的將來，快閃存儲器有可能取代計(jì)算機(jī)中的硬盤和用于開發(fā)許多新的電子產(chǎn)品。

快閃存儲器是E2PROM新一代產(chǎn)品，它具有E2PROM擦除快的優(yōu)點(diǎn)，而且電路結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、體積小、功耗低、工作速度快、存儲容量大。優(yōu)點(diǎn)十分明顯。

由于PROM的地址譯碼器能譯出地址碼全部最小項(xiàng)，而PROM的存儲矩陣構(gòu)成了可編程或門陣列，因此，通過編程可從PROM的位線輸出端得到任意標(biāo)準(zhǔn)與-

或式。由于所有組合邏輯函數(shù)均可用標(biāo)準(zhǔn)與-

或式表示，故可用PROM實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)。9.2.4

PROM的應(yīng)用

PROM結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法AB與門和或門的習(xí)慣畫法CY&ABCY≥1ABCY&ABCY≥1用

PROM

實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)[例]

試用PROM實(shí)現(xiàn)下列邏輯函數(shù)解：(1)

將函數(shù)化為標(biāo)準(zhǔn)與-

或式(2)

確定存儲單元內(nèi)容由函數(shù)Y1、Y2

的標(biāo)準(zhǔn)與-

或式可知：與Y1

相應(yīng)的存儲單元中，字線W1、W4、W5、W6

對應(yīng)的存儲單元應(yīng)為1；對應(yīng)