Лекции Глотова А.Н., страница 12

Такими сигналами являются:__- сигнал "Запись/Считывание" (WR/RD);__- сигнал "Выбор кристалла" (CS)и другие.10.2. СТАТИЧЕСКИЕ ЗУ.Статическое полупроводниковое ЗУ состоит из элементов памяти триггеров на биполярных или МОП - транзисторах.10.2.1. СТАТИЧЕСКИЕ ЗУ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ.Биполярный элемент памяти (рис.10.2) состоит из связанных междусобоймногоэмиттерныхтранзисторов(МЭТ).Выборкаэлементапроизводится с помощью двух шин выборки x и y, которые связаны сэмиттернымивыводамиобоихтранзисторов.Третийэмиттерныйвывод88служит для считывания и записи информации в элемент, в котором одиниз транзисторов может находиться в проводящем состоянии, а другой закрыт.

Если ячейка не выбрана, то хотя бы на одну из адресных шин,аследовательнопоступаетнаэмиттерныенапряжениенизкоговыводы,уровня.связанныеВыборкасэтимиэлементашинами,происходитпутем подачи напряжения высокого уровня на обе адресные шины x и y.При этом считывающий эмиттер, который связан с открытым транзистором,перехватит часть эмиттерного тока адресных эмиттеров и через шинулогического "0" или логической "1" направит этот ток в один из двухсчитывающих усилителей. Считывание не приводит к потере информации,так как состояние элемента не изменяется под действием напряжениявысокого уровня, которое появляется на адресных шинах x и y.При записисчитывающие эмиттеры служат для перевода элемента вновое состояние.

На эмиттер транзистора, который в новом состояниидолженбытьоткрыт,подаетсянизкоенапряжение,наэмиттертранзистора, который должен запереться, - высокое напряжение. Этоттранзисторзапирается,когданаобадругихэмиттераподаетсянапряжение высокого уровня, как это и происходит при выборке ячейки.Другойтранзистор будет открываться, так как на его базу черезколлекторный резистор подается высокое напряжение.10.2.2.

ЭЛЕМЕНТ СТАТИЧЕСКОГО МОП - ЗУ.Элемент статического МОП - ЗУ (Рис. 10.3) состоит из соединенныхмеждусобойМОП-транзисторов,которыеобразуюттриггер.Присчитывании информации из ячейки, которая является элементом матричнойструктуры, транзисторы VT5, VT7 и VT6, VT8 открываются и содержимоезапоминающейячейкипопадаетнаактивныешинылогического"0"и89логической "1". Информация считывается соответствующим усилителем ипреобразуется в ТТЛ - уровни для дальнейшей обработки.A__CS__WRDIA__WR__CSDOt запЦИКЛ ЗАПИСИ│<─────────────────────────>││ __________________________│_____________________│Х__________________________Х_____________________│________________________│\_______________________/ ││_______________________│\________________________/ ││ __________________________│_____________________│Х__________________________Х_____________________t счЦИКЛ ЧТЕНИЯ│<─────────────────────────>││ __________________________│_____________________│Х__________________________Х_____________________│ ________________________________________________│/││__________________________│ \_____________________/ ││ │ t выб│││ │<────────>│__________││─────────────<__________>────────────────────────Рис.10.4.10.3.

ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗУ.В микросхемах памяти динамического типа функцию ячейки памятивыполняетэлектрическийконденсатор,образованныйвнутриМДП-структуры. Информация представляется в виде заряда. Наличие заряданаконденсатореПосколькувремясоответствуетлогическомусохранения"0",конденсаторомотсутствиезаряда-"1".ограничено,необходимо предусмотреть периодическое восстановление (регенерацию)записаннойинфомации.особенностейсинхронизация,ВэтомдинамическихОЗУ.обеспечивающаясостоитКромеоднатого,требуюемуюиздляотличительныхнихнеобходимапоследовательностьвключений функциональных узлов.ДляизготовлениямикросхемдинамическихОЗУ,восновном,90применяютn-МДПбыстродействиеи-технологию,уровеньинтеграциикотораяпозволяетмикросхем,повышатьобеспечиватьмалыетоки утечки и за этот счет увеличивать время сохранения заряда назапоминающем конденсаторе.Структура микросхем динамического ОЗУ.┌───────────────┐│Опорная строка │┌───────┐┌───────┐├───────────────┤A0││────>││││────>│Мульти-│ :│Дешиф- │────>│Матрица│.

│плекс- │────>│ратор │ : ││. │ный│───┐ │адреса │ : │элементов│An/2 │регистр│ : │ │строк X│────>││────>│адреса │┐ │ │││памяти│└───────┘│ │ └───────┘└───A───────A───┘│ │A│ . . . ││ ││┌───V───────V───┐│ │││Усилители││ │││считывания ││ ││└──A───────A────┘___│ │││ . . . │RAS│ │ ┌───┴───┐┌──V───────V──┐ ┌────┐DO──────────────┼──┼>│Устрой-││Ключи выбора <──> УВВ├──>___│ │ │├────>│столбцов │ ││<──CAS│ │ │ ство │└──────/\─────┘ └────┘DI──────────────┼──┼>││/ \__│ │ │управ- │┌─────┴──┴──────┐WR/RD│ │ │││Дешифратор ад- │──────────────┼──┼>│ления ├────>│реса столбцов Y││ │ └───────┘└────A────A─────┘│ └────────────────────┘....│└────────────────────────────┘Рис.10.5.С целью уменьшения числа необходимых адресных выводов корпуса вмикросхемах динамической памяти код адреса вводят по частям: вначалемладшиеразряды,сопровождаяихстробирующимсигналомRAS,затемстаршие со стробирующим сигналом CAS.

Внутри микросхемы коды адресастрок и столбцов фиксируются и осуществляет выборку адресуемого ЭП(см. временные диаграммы рис. 10.7).Дляобеспечениянадежногосохранениязаписаннойвнакопителе91информации, реализуют режим принудительной регенерации. Регенерацияинформациивремени,вкаждомназываемогоЭПдолжнаПЕРИОДОМосуществлятьсяРЕГЕНЕРАЦИИ.нережеПериодинтерваларегенерациизависит от конкретного типа микросхем памяти и обычно составляетоколо 2 мс. Режим регенерации заключается в последовательном опросе врежиме чтения всех строк накопителя, столбцы при этом не выбираются.Режим записи___ _________RAS │ \____________________________________/___ │_________________________________CAS │\____________/│ _____________ ________ _____________ _________A │X_____________X_*_*_*__X_____________X_*_*_*_*__│______________________________W/R │\_______________/│__________________ __________________ _________DI │__*_____*_____*___X__________________X__*___*__│Режим чтения___ __│_______RAS │ \____________________________________/___ │__│______________________________CAS │ │\____________/│ _│___________ ________ _____________ _________A │X_____________X_*_*_*__X_____________X_*_*_*_*__│__│____________________________________________W/R │____*____*____*______/\__*___*__│ │__________DO │──┼─────────────────────────<__________>───────│ │t выборки││<───────────────────────>│Режим регенерации___ ________________RAS │\________________/\_____________/│__ _____________ ________ _____________ _________A │__X_____________X_*_*_*__X_____________X_*_*_*_*__│_________________________________________________W/R │Рис.

10.7.10.4. МИКРОСХЕМЫ ПОСТОЯННЫХ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ (ПЗУ)Микросхемы ПЗУ по способу программирования, т.е. занесения в нихинформации, подразделяют на 3 группы:921.ПЗУ,однократнопрограммируемыеизготовителемпоспособупоспособузаказного фотошаблона (маски) - масочные ПЗУ (ПЗУМ, ROM);2.ПЗУ,однократнопрограммируемыепользователемпережигания плавких перемычек на кристалле (ППЗУ, PROM);3.ПЗУ,многократнопрограммируемыепользователем,репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ, EPROM).ОбщимсвойствомвсехМСПЗУявляютсяихмногоразрядная(словарная) организация, режим считывания как основной режим работы иэнергонезависимость.10.4.1.

МИКРОСХЕМЫ ПЗУММатрица накопителя состоит из ЭП, каждый из которых расположенна пересечении строки и столбца. ЭП представляет собой резистивнуюили полупроводниковую перемычку включенную между строкой и столбцомчерез транзистор VT 4ij 0 (рис.

10.8). Наличие перемычки в выбраннойячейке создает высокий потенциал в шине столбца и тем самым создаетна выходе напряжение логической "1". Отсутствие перемычки изолируетисточникпитанияотинформационнойшиныисоздаетнавыходенапряжение логического "0". Информацию в матрицу заносят в процессеизготовления МС.10.4.2. МИКРОСХЕМЫ ППЗУ.МС ППЗУ по принципу построения и функционирования аналогичнымасочным ПЗУ, но имеют существенное отличие вы том, что допускаютпрограммированиенаместесвоегоприменения.Операцияпрограммирования заключается в разрушении (пережигании) части плавкихперемычекимпульсамиизготавливаютсяизтоканихромаамплитудой(серияК55630и-50др.),мА.изПеремычкиполикристал-93лического кремния (К541), из силицида платины и других материалов.Наличие перемычки определяет наличие логической 1, если усилительсчитывания является повторителем, и логического 0, если усилительсчитываниясостояниивинвертор.Следовательно,зависимостиоттипамикросхемавыходногоППЗУусилителявисходномможетиметьзаполнение матрицы либо логической 1 (в большинстве случаев), либо 0.РазновидностьюППЗУявляютсяпрограммируемыелогическиематрицы (ПЛМ).

Основу ПЛМ составляют матрицы И и ИЛИ. Матрица Ивыполняетоперацииконъюнкциинадвходнымипеременнымииихинверсными значениями. Требуемые логические произведения формируютпережиганием ненужных перемычек между строками и столбцами. МатрицаИЛИвыполняетоперациюдизъюнкциинадлогическимипроизведениями,сформированными матрицей И.

Возможности ПЛМ характеризуются емкостьюматриц и числом точек коммутации.10.4.3. МИКРОСХЕМЫ РПЗУ.ОсновнаяотличительнаяособенностьМСРПЗУзаключаетсявихспособности к многократному перепрограммированию самим пользователем.Это свойство МС обеспечено применением ЭП с управляемыми перемычками,функции которых выполняют транзисторы со структурой МНОП (Металл (Ai)-Нитридкремния(Si 43 0N 44 0)-Окиселкремния(SiO 42 0)-Полупроводник (Si)) или транзисторы n-МОП с плавающим затвором сиспользованиеммеханизмалавиннойинжекциизарядаЛИЗМОП.Всюноменклатуру выпускаемых МС РПЗУ можно разделить на две группы:- РПЗУ с записью и стиранием электрическими сигналами;-РПЗУсзаписьюультрафиолетовым излучением.электрическимисигналамиистиранием94Схема ячейки РПЗУ показана на рис.10.9, а временные диаграммыработывсехрассмотренныхПЗУаналогичнывременнымдиаграммамстатического ЗУ в режиме считывания (рис.

10.4).10.5. ЗУ НА ОСНОВЕ ЦМДДругимклассомвобластиэнергонезависимыхЗУявляетсяЗУ,реализованное на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). Если нанеститонкийслойаморфногомагнитногоматериала,напримергадолиний-кобальта или гадолиний - железа, на немагнитную подложку, то в этойпленкепоявятсяобласти,имеющиеодинаковоенаправлениенамагничивания, которые похожи по форме на коромысло. Под действиемвнешнегомагнитногополяэтиобластипреобразуютсявдоменыцилиндрической формы. На рис.10.10 показано, как это происходит. Этидомены("пузырьки")требуетсядляимеютдиаметрполучениядоменовот1дотакого5мкм.Поле,размера,котороеобеспечиваетпостоянный магнит, который располагается над подложкой с магнитнойпленкой (кристаллом ЦМД - ЗУ).В очень сильном магнитном поле домены исчезают.

Для храненияинформации внешнее напряжения питания для таких ЗУ не требуется,поэтому они называются энергонезависимыми.Доменысмещаютсяподдействиеммагнитногополя,котороенаправлено по вертикали к основному полю. Для перемещения пузырьков втребуемом направлении и по определенной траектории на поверхность ЦМД- кристалла напыляются тонкие магнитные слои из пермаллоя, которыеимеют форму шевронов (рис.