Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Постоннные запоминающие устройства (ПЗУ) ПЗУ вЂ” память, информация в которой, будучи однажды записанной, изме нению не подлежит. Например, программа загрузки в ОЗУ микропроцессорной системы информации из внешней памяти. Все типы ПЗУ используют один и тот же принцип построения схемы. Информация в ПЗУ представляется в '.:;,;::" ' анде наличия или отсутствия соединения между шинами адреса и данных. Условное графическое обозначение ПЗУ представлено иа рис. 28.10. Рис. 28.10. Условное графическое обозначение ПЗУ :,р На рис. 28.11 приведена схема простейшего ПЗУ.
Для реализации ПЗУ дос- таточно использовать дешифратор, диоды, набор резисторов и шинные формиро'-::";-; ватели. Рассматриваемое ПЗУ содержит 4 х 8 разрядных слова, т.е. его общий обьем составляет 32 бит. Количество столбцов определяет разрядность слова, а :,:::, ' ': количество строк — количество 8 разрядных слов. Диоды устанавливаются в тех Рис. 28.11. Схема ПЗУ 383 местах, где должны храниться биты, имеющие значение логического "О" (дешифратор подает О на выбранную строку). В настоящее время вместо диодов ставят МОП-транзисторы.
В табл. 28.1 приведено состояние ПЗУ, схема которого дана на рис. 28.11. Таблица 28.1 Как правило, ПЗУ имеют многоразрядную организацию со структурой 2ОМ. Технологии изготовления самые разнообразные — КМОП, п-МОП, ТТЛ(Ш) и диодные матрицы. Все ПЗУ можно разделить на следующие группы; программируемые при изготовлении (масочные), с однократным программированием и перепрограм- мируемые. В запоминающих устройствах, программируемых при изготовлении (ПЗУ или КОМ), информация записывается непосредственно в процессе их изготовления с помощью фотошаблона, называемого маской, на завершающем этапе технологического процесса. Такие ПЗУ называемые масочными, построены на диодах, биполярных или МОП транзисторах.
Область использования масочных ПЗУ вЂ” хранение стандартной информации, например знакогенераторы (коды букв латинского и русскою алфавита), таблицы типовых функций (синусы, квадратичные функции), стандартное программное обеспечение, Программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ, или РКОМ) — ПЗУ с возможностью однократного электрического программирования. Этот вид памяти позволяет пользователю однократно запрограммировать микросхему памяти с помошью программаторов. Микросхемы ППЗУ построены на запоминающих ячейках с плавкими перемычкамии. Процесс программирование заключается в избирательном пережигании плавкзст перемычек с помошью импульсов тока достаточной амплитуды и длительности.
Плавкие перемычки включаются в электроды диодов или транзисторов. На рис. 28.12 приведена схема ППЗУ с плавкими перемычками. Оно изготавливается со всеми диодами и перемычками, т.е. в матрице все «Оя, а при программировании пережи гаются тс перемычки, в ячейках которых должны быть логические «1». 384 леремимаи деигинар адресе ела К сругим ячейкам усилителям Рис.
28.12. Фрагмент схемы ППЗУ Репраграммнруемые постоянныезанамннающиеусгнрайства(РПЗУ и РИЗУ УФ) — ПЗУ с возможностью многократного элсктрическопз программирования. В ИС РПЗУ УФ (ЕРКОМ) старая информация стирается с помощью ультрафиолетовых лучей, для чего в корпусе микросхемы имеется прозрачное окошко; в РПЗУ (ЕЕРКОМ) — с помощью электрических сигналов Запоминающие ячейки РПЗУ строятся на и-МОП нли КМОП транзисторах.
Дяя построения ЗЭ используются различные физические явления хранения заряда на границе между двумя диэлектрическими средами нли проводящей и диэлектрической средой В первом варианте диэлектрик под затвором МОП транзистора делают из :;-';;, ''двух слоев: ингрида кремния и двуокиси кремния. Этот транзистор называется МНОП: металл — ннтрид кремния — окисел — полупроводник.
На границе диЭлектрических слоев возникают центры захвата зарядов. Благодаря туннельному ,'.::. эффекту носители заряда могут проходить сквозь тонкую пленку окисла и скапливаться на границе раздела слоев. Этот заряд, являющийся носителем информации, хранимой МНОП-транзистором, приводит к изменению порогового напряжения транзистора.
При этом пороговое напряжение возрастает настолько, что !::::.".: рабочее напряжение на затворе транзистора не в состоянии его открыть. Транзистор, в котором заряд отсутствует, легко открывается. Одно из состояний определено каклогическая единица, второе в ноль Во втором варианте затвор МОП транзистора делают плавающим, т.е. не связанным с другими элементами схемы. Такой затвор заряжается током лавинной инжекции при подаче на сток транзистора высокого напряжения. В результате заряд на плавающем затворе влияет на ток стока, что используется при ,'(й. - .. считывании информации, как и в предыдутцем варианте с МНОГ1 транзистором. .
Такие транзисторы получили название ЛИЗМОП (МОП транзистор с лавинной ннжекцией заряда). Так как затвор транзистора окружен изолятором, ток утечки ,;:,":. ' очень мал и информация может храниться достаточно долго (десятки лет). 385 В Р!13У с электрическим стиранием над плавающим затвором транзистора размещают второй — управляклций затвор. Подача напряжения иа непз вызывает рассасывание ззркда на плавающем затворе за счет туннельного эффекта.
РПЗУ имеют весомые преимущества перед РПЗУ УФ, так как не требуют для перепрограммирования специальных источников ультрафиолетового света. ЗУ с электрическим стиранием практически вытеснили ЗУ с ультрафиолезовы и стиранием, Фрагмент схемы РПЗУ с использованием двухзатворных транзжторов типа ЛИЗМОП показан ларис. 28,13. Запись логического нуля осуществляется в режиме программирования с помощью заряда плавающего затвора. Стирание информации, т е. разряд плавающего затвора, означает запись логической единицы, В этом случае при подаче сигнала по линии выборки опрашиваемые транзисторы открьзваются и передают напряжение 1ЛТИТ на линии считывания.
Современные РПЗУ имеют информационную еьвасчьдо4 Мбнтпри такговой часто~с до 80 МГц, 28.5. ИавЫ-память Основные принципы работы и тип запоминающих элементов Р1азЫ-памяти аналогичны ППЗУ с электрической записью и стиранием информации, построенной на транзисторах с плавающим затвором, Как правило, благодаря своим особенностям, Р1азЫ-память выделяют в отдельный класс.
В ней производится стирание или всей записанной информации одновременно, или больших блоков информации, а ие стирание отдельных слов. Это позволяет исключить схемы управления записью и стиранием отдельных байтов, что дает возможность Разрядные линии К уеиензнеяян енинзывания Рис. 28.13. Фрагмент схемы РПЗУ 386 значительно упростить схему ЗУ и'достичь высокою уровня интеграции и быстродействия при снижении стоимости. Совремеиныетенденции развития злекгронных приборов требуют постоянного увеличения обьема используемой памяти. На сегодня инженеру доступны ми кросхемы как энергозависимой памяти типа РКАМ, которую харакгеризуют и редель:, ' ио низкая цена за бит и большие уровни интеграции, так и энергонезависимой Р!азйпамяги, себестоимость которой поспжнно снижается и стремится к уровню РВАМ.
Потребность в энергонезависимой Г!аз(з-памяти растет пропорционально степени продвижения компьютерных систем в сферу мобильных приложений. Надежность, малое энергопотребление, небольшие размеры и незначигельный все ';, являются очевидными преимуществами носителей на основе Р(аз!з-памяти в сравнении с дисковыми накопителжчи. С учетом постоянного снижения стоимости хранения единицы информации в Р(азЬ-памяти, носители на ее основе предоставляют все больше преимуществ и функциональных возможностей мобильным платформам и портативному оборудованию, использующему такую память. Среди многообразия типов памяти, Г1 аз!1-память на основе ячеек 14АНР является наиболее подходящей основой для построения энергонезависимых устройств хранения большихобъемов информации.
В настоящее время можно выделить две основных структуры построения флэш-памяти: память на основе ячеек 14ОК (ИЛИ-НЕ) и 14А!4Р (И-НЕ). Структура МОК (рис. 28.14, а) состоит из параллельно включенных элементарных ячеек хранения информации. Такая организация ячеек обеспечивает возможность произвольного доступа к данным и побайтной записи информации.
В основе структуры 14АХР (рис. 28,14, б) лежит принцип последовательного соединения элементарных ячеек, образующих группы (в одной группе 16 ячеек), коГд!вам -й Рис. 28.14. Структуры на основе МОК (а) и !4А)4Р (б) 387 торые объединяются в страницы, а страницы — в блоки. При таком построении массива памяти обращение к отдельным ячейкам невозможно, Программирование выполняется одновременно только в пределах одной страницы, а при стирании обращение производится к блокам или к группам блоков. В результате различия в организации структуры между памятью ХО?с и НАК0 находят свое отражение в их характеристиках. При работе со сравнительно большими массивами данных процессы записв стирания в памяти ХАЛУП) выполняются значительно быстрее памяти АМОК.
Поскольку 16 прилегающих друг другу ячеек памяти ХАЛУП! соединены последовательно друг с другом без каких-либо контактных промежутков, достигается высокая площадь размещения ячеек на кристалле, что позволяет получить большую емкость при одинаковых технологических нормах, В основе программирования флэш-памяти ИАН?Э лежит пропесс туннелирования электронов. А поскольку он используется как для программирования, так и для стирания, достигается низкое энергопотребление микросхемы памяти.
Последовательная структура организации ячеек позволяет получить высокую степень масштабируемости, что делает ХАН?1-г !азй лидером в гонке наращивания объемов памяти. Ввиду того, что туннелирование электронов осуществляется через всю площадь канала ячейки, интенсивность захвата заряда на единицу площади у ХАН?1-г!аз?з ниже, чем в других технологиях г!аз!з-памяти, в результате чего она имеет более высокое количество циклов программирования!стирания. Программирование и чтение выполняются посекторно или постранично, блоками по 5! 2 байт, для эмуляции общераспространенного размера сектора дисковых накопителей.
Более детально особенности микросхем Ная!з-памяти можно рассмотреть на примере кристаллов серии НУ27хх(08/16)161М фирмы Нуп!х. На рис, 28,15 показана внугренняя структура и назначение выводов этих приборов. Микросхема имеет следующие выводы: ?УОьи — вхол1выход данных для х?6 устройств; Ь'Ок7 — вход!выход данных, адресный вход или вход команд для х8 и х16 устройств; АЕŠ— включение адресной защелки; СЕŠ— включение защелки команд; СБ- выбор кристалла; ЯŠ— разрешение чтения; РВ- чтение!занят ?выход с открытым стоком); ЖŠ— разрешение записи; йр — зашита от записи Рсс- напряжение питания; ?'ж — общий вывод. 388 Линии адреса мультиплексированы с линиями ввода/вывода данных количество используемых выводов и делает возмо>кным переход к .: .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
