Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 35
Текст из файла (страница 35)
е. при TС — 1, через открытые транзисторные ключи Tпj в каждом столбце происходитразряд Су до напряжения логической единицы U1. С поступлением ТС ключи Tпj закрываются и шинаоказывается под напряжением U1. С некоторой задержкой относительно положительного перепада ТС на jинформационную строку и на вторую опорную строку поступает сигнал Ф1= 1. В результате к j-разряднойшине с обеих сторон усилителя подключаются 377,-j и 30,-. Напомним, что этот процесс одновременнопроисходит на всех разрядных шинах.С подключением dj и С0;- на секциях j-разрядной шины, т. е. в точках А и В (см.
рис. 5.14), устанавливаютсяпотенциалы: UAmax=U1 при ЭПij=1; UAmin=U'a/(a+l) при ЗЯ1,=0; Uв= =Uon-Ul2a/(2a±1), где а=СY/Сij.Следовательно, изменение потенциала в точке А при подключении ЭП не превышает ДU=UAmах — UAlmin=U1/(a+l) =U /a, что составляет удвоенное значение разности между уровнями UA и Uon: UAтax — Uоп= —(UAmin — Uоп) =АU/2. Таким образом, значение информационного сигнала на одном входе усилителя отсчитывается относительно опорного уровня напряжения на втором. Усилитель настроен на отрабатывание разностивходных напряжений UA — Uв=±ДU/2.При ЭПц = 1 UA>UB, транзистор Tу2 открыт, а транзистор TУ1 закрыт. При включении сигналом Ф2 цепипитания усилителя в точках А и В формируются уровни напряжения 1 и 0 соответственно. Происходитвосстановление частично утраченного заряда на конденсаторе Сij (регенерация информации) и одновременно вшину ввода — вывода поступает усиленный считываемый сигнал.
На другой секции разрядной шины в этовремя устанавливается нулевой потенциал.При ЭПij =0 UA<UB, транзистор Ty1 открыт, а транзистор Tу2 закрыт. При включении питанияустанавливаются уровни О в точке А и 1 BS точке В. Через открытый транзистор Ту1 происходит разрядполушины столбца и на запоминающем конденсаторе восстанавливается нулевой потенциал, т. е.регенерируется ранее записанный в ЭПij логический 0.При выборке ЭЯА,- в разрядной шине происходят аналогичные процессы с тем отличием, что опорныйуровень напряжения формируется на полушине А.Информация в выбранный ЭП записывается путем коммутации информационного входа через шины ввода— вывода на выбранную разрядную шину.В режиме хранения сигнал ТС отсутствует и матрица отключена от всех окружающих ее цепей.Рис. 5.16. Устройство регенерации динамического ОЗУПри построении на микросхемах памяти модуля динамического ОЗУ предусматривается специальный циклрегенерации, который представляет собой цикл считывания по адресу регенерации.
Адрес регенерацииформируется счетчиком, разрядность которого определяется разрядностью кода адреса строк. Число цикловрегенерации равно числу строк в матрице-накопителе. Поскольку регенерация осуществляется одновременново всех ЭП выбранной строки, цикл обращения к матрице реализуется при отсутствии разрешающего сигналаВМ, когда разрядные шины изолированы от дешифратора столбцов и шины ввода — вывода.Время, необходимое для регенерации одной строки, равно длительности цикла считывания tц.сч (см.
рис.5.15). В это время обращение к микросхеме запрещено. Для регенерации m строк требуется время mtц.сч, чтосоставляет mtЦ.СР/Tper часть от периода регенерации Грег, равного обычно 1 — 2 мс. В частности, для модулейОЗУ на микросхемах К565РУ1 время занятости на регенерацию составляет 1,3 % общего времени работы ОЗУ.Необходимое для обеспечения регенерации оборудование включает помимо счетчика мультиплексор,триггер и генератор регенерации (ГР), синхронизированный ТС. Структурная схема устройства регенерации Nразрядного модуля ОЗУ приведена на рис.
5.16 [51].Работает устройство регенерации следующим образом. По сигналу ГР счетчик изменяет свое состояние наочередное и формирует код выборки следующей строки. Триггер устанавливается в состояние V1=l и V2 = 0,при котором мультиплексор коммутирует на входы ОЗУ сигналы кода адреса регенерации {а'0 ... а'5}, и с поступлением сигнала ТС в матрице происходит регенерация информации в ЭП выбранной строки.С некоторой задержкой относительно положительного фронта ТС, определяемой параметром «времяудержания адреса относительно ГС», триггер возвращается в исходное состояние по входу установки 0сигналом, формируемым устройством управления (на рис.
5.16 не показано). При Ki = 0 и Vz=l на входы Xпоступают сигналы кода адреса обращения.Характеристики серийных микросхем динамических ОЗУ приведены в табл. 5.5.5.6. МИКРОЭЛЕКТРОННЫЕ ПЗУМикросхема ПЗУ включает матрицу-накопитель, регистр и дешифратор адреса, усилители считывания. Поспособу записи информации ПЗУ подразделяются на масочные ПЗУ, программируемые ПЗУ (ППЗУ) ирепрограммируемые ПЗУ (РПЗУ).
Характеристики серийных микросхем ПЗУ приведены в табл. 5.6.Таблица 5.6МикросхемаТипПЗУК155РЕ21ПЗУК505РЕЗК188РЕ1К500РТ149К556РТ4К519РР2К558РР1 1К558РР1К573РФ1256X460Потребляемаямощность.мкВт/бит400512X81024X1256X4256X464X41024X12048Х 11024X815001100357530050005000900250550050015300150150Техноло- Емкость,гиябитТТЛПЗУp-МДППЗУкмдпППЗУэслППЗУттлшРПЗУ МНОПРПЗУ МНОПРПЗУ МНОПРПЗУ p-МДП1)Врема выборки, НС1)С плавающим затвором.Масочные ПЗУ изготавливают в основном на биполярных или полевых транзисторах. Запись информации вПЗУ осуществляется на одной из завершающих технологических операций изготовления микросхемы путемформирования схемы подключений транзисторов к шине строки (рис.
5.17).Организация ПЗУ может быть как одноразрядной, так и многоразрядной. В частности, на рис. 5.17 показанаструктура ПЗУ с организацией тХп бит. Информация записывается однократно. При кодировании может бытьпринято следующее условие: 0 соответствует наличие соединения базы транзистора с шиной строки, I —отсутствие такого соединения.При выборке строки открываются транзисторы, соединенные с адресной шиной, и на соответствующих имразрядных шинах фиксируется 0.
На остальных шинах будет уровень 1. Обычно предусматривается вход ВМдля сигнала разрешения считывания.Аналогично строятся масочные ПЗУ на МДП-транзисторах.Рис. 5.17. ПЗУ на биполярных транзисторахРис. 5.18. ППЗУ на многоэмиттерных транзисторахПрограммируемые ПЗУ в отличие от масочных ПЗУ позволяют записать, но тоже однократно, нужнуюинформацию самому пользователю. Для этого с помощью специальной установки пережигают плавкиеперемычки в точках соединения столбцов и строк.
Один из вариантов ППЗУ на основе многоэмиттерныхтранзисторов показан на рис. 5.18. Один транзистор составляет строку. При выборке по адресной шине на базутранзистора поступает сигнал. Транзистор открывается, и на разрядных шинах формируются уровни напряжения, соответствующие схеме соединения с этими шинами эмиттеров данного транзистора: если эмиттерсоединен с шиной, то в эту шину поступит ток от источника коллекторного напряжения, если перемычкаразрушена, то тока в шине не будет.
Выходными усилителями это различие в состояниях разрядных шинпреобразуется в код числа.Репрограммируемые ПЗУ обычно строят на основе структур МНОП, т. е. металл-нитрид кремния-окиселкремния-полупроводник, или МДП с плавающим затвором. Структура МНОП представляет собой (рис. 5.19,с)МДП-транзистор с двухслойным диэлектриком под затвором. Нижний, примыкающий к полупроводнику слойдвуокиси кремния толщиной 3 — 4 им, «прозрачен» для электронов. Если к затвору относительно подложкиприложить импульс напряжения положительной полярности, то под действием сильного электриче-сксгс полямежду затвором и подложкой электроны приобретают достаточную энергию, чтобы пройти тонкийдиэлектрический слой до границы раздела двух диэлектриков. Верхний слой нитрида кремния имеетзначительную толщину, так что электроны преодолеть его не могут.Рис.
5.19. МНОП-транзистор (a) и его передаточная характеристика для двух состояний (б)Накопленный на границе раздела двух диэлектрических слоев заряд электронов снижает пороговоенапряжение и смещает передаточную характеристику транзистора влево (рис. 5.19,6). Так записывается 1.Логическому 0 соответствует состояние транзистора без заряда электронов в диэлектрике. Чтобы обеспечитьэто состояние, на затвор подается импульс напряжения отрицательной полярности. При этом электронывытесняются в подложку. При отсутствии заряда электронов под затвором передаточная характеристикасмещается в область высоких пороговых напряжений.Для считывания записанной информации на затвор необходимо подать напряжение, значение котороголежит между двумя пороговыми уровнями, соответствующими 0 и 1. Тогда при записанном 1 транзистороткроется, а при 0 — останется в закрытом состоянии.Число циклов перепрограммирования составляет несколько тысяч.
Перепрограммирование осуществляетсязначительными по амплитуде импульсами напряжения (30 — 40 В), что обусловливает высокие требования кэлектрической прочности диэлектрических слоев и электронно-дырочных переходов.Другое направление создания РПЗУ основано на использовании свойств МДП-структур с плавающимзатвором (рис.
5.20,а, б). Особенность устройства такого элемента памяти заключается в том, что затворформируется внутри диэлектрика и не имеет наружных выводов. Затвор отделен от подложки тонким,прозрачным для электронов слоем диэлектрика.Для записи 1 между истоком или стоком и подложкой прикладывается обратное напряжение, достаточноедля создания условий лавинного размножения электронов в электронно-дырочном переходе. Эти электроны,имея большую кинетическую энергию, попадают на затвор, накапливаются на нем и создают потенциал,достаточный для наведения канала. Если на затворе заряд отсутствует, канал не формируется.
Это состояниетранзистора соответствует 0.Рис. 5.20. РПЗУ на МДП-приборе с плавающим затвором:а — МДП-прибор с плавающим затвором; б — условное обозначение; в — матрицанакопитель РПЗУВ состав матрицы-накопителя МДП-транзистор с плавающим затвором включают в паре с обычным МДПтранзистором (рис. 5.20,в). Очевидно, что при проводящем состоянии транзистора Т2, когда записана 1, черезтракзисторы TI и Т2 в выходную щину потечет ток считывания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
