Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов (1988) (1092085), страница 13
Текст из файла (страница 13)
24 ПОСТОЯННЫЕ ЗАПОМИНАЮШИЕ УСТРОЙСТВА Как и ОЗУ, ПЗУ состоит из ячеек, обратившись к которым, можно вывести их содержимое. Отличие от ОЗУ состоит в том, что информация в ячейки записывается однократно, после чего в процессе эксплуатации используется лишь режим чтения. По способу занесения информации ПЗУ делятся иа два вида: ПЗУ, программируемые маской на предприятии-изготовителе, и ПЗУ, программируемые пользователем. В первых информация заносится в процессе изготовления микросхемы с помощью соответствующего фотошаблона. Очевидно, такой способ записи пригоден в тех случаях, когда производится выпуск крупной партии ПЗУ с одной и той же записанной в них информацией.
Промышленность выпускает такие ПЗУ, например, для использования в качестве преобразователя двоичного кода в определенные двоичнодесятичные коды и других преобразователей. В них входная кодовая комбинация служит адресом ячейки, а содержимое ячейки — выходной кодовой комбинацией (являющейся, например, кодовой комбинацией двоично-десятичного кода). В ПЗУ, программируемых пользователем, запись информации производится непосредственно пользователем с помощью специальных устройств, называемых программаторами. Программатор выдает в микросхему соответствующие напряжения для записи информации, набираемой на клавиатуре либо предварительно нанесенной путем пробивок на перфоленту.
Этими напряжениями осуществляется прожигание плавких перемычек в элементах памяти. Очевидно, однажды записанная в ПЗУ информация в дальнейшем не может быть изменена. При необходимости изменить содержимое ПЗУ микросхемы с ранее записанной информацией заменяются новыми, в которые записываются новые данные. На рнс. 2.6 приведена структура ПЗУ, программируемого пользователем.
Как и в ОЗУ, матрица-накопитель состоит из элементов памяти (ЭП), образующих строки и столбцы, ио в отличие от ОЗУ при считывании из накопителя выдается содержимое целой строки элементов памяти. Такая строка обычно содержит несколько слов. С помощью селектора из строки выделяется и передается на выход требуемое слово. Пусть, например, ПЗУ имеет емкость М = 2" бит, разбивающихся на Ф =- 2' слов по 2' = 4 разрядов в каждом слове.
Накопитель будет содержать 2ы элементов памяти, расположенных вдоль 2' = 32 строк и 2' ==-32 столбцов. При обращении должен указываться адрес слова; вт этот адрес в рассматриваемом примере будет содержать 8 разрядов, разбивающихся нв две группы разрядов А, и А,: 5-разрядную группу А, и 3-разрядную группу А,. Группа А, подается на дешифратор Дш,, который выбирает одну из 2' = 32 строк накопителя. Содержимое строки состоит из 32 бит илн восьми 4-разрядных слов.
Номер слова в строке задается группой А,. Дешифратор Дш, преобразует эту адресную группу в сигнал на одном из восьми своих выходов. По этому сигналу в селекторе из содержимого строки выделяется требуемое слово, которое передается через буфер ввода-вывода на выход микросхемы. На рнс. 2.7 показана принципиальная схема накопителя и селектора для рассматриваемого выше примера, Схема построена на биполярных транзисторах (биполярные транзисторы используются для построения ПЗУ с высоким быстродействием). Накопитель содержит 2'в транзисторов (элементов памяти), образующих 32 строки и 32 столбца. Коллекторы транзисторов накопителя подключены к источнику питания (для упрощения рисунка эти цепи, соединяющие коллекторы транзисторов с источником питания, не показаны). В цепь эмиттера каждого транзистора включена плавкая перемычка (на рисунке перемычки показаны кружками).
Перемычка изготовляется из нихрома, поликремння или тнтаната вольфрама и имеет сопротивление в несколько десятков ом. При программировании для пережигання перемычки достаточно через транзистор пропустить импульс тока 20 ... 30 мл длительностью порядка ! мс. При работе в режиме чтения токи в транзисторах накопителя существенно меньше, Рис. 2.6 Структура ПЗУ, программируемого пользователем ья группа ап й УР су ! ! ! и! «>сг! и и! а ОЪ Рнс.
2.7, Принцнинальная схема накопители и селектора ПЗУ и они не могут вызвать прожигание тех перемычек, которые в процессе программирования оставлены непережжеиными. Транзисторы РТ« ... )РТ« работают в схеме селектора, многоэмиттерные транзисторы МТ, ... МТ, — в схеме буфера ввода-вывода. Рассмотрим процессы при записи информации. На входы дешифрато'ров адреса подаются адресные группы А, и А, и иа одном из выходов 'каждого дешифратора образуется уровень лог. 1. Пусть от дешифратоа Дш, уровень лог. 1 поступает в строку с номером 1, а от дешифратора ш, уровень лог.
1 поступает в цепь с номером 0 и в селекторе открывается транзистор «Т«. При этом в накопителе окажутся открытыми обведенные штриховой линией (рис. 2.7) транзисторы (назовем эти тран,зисторы выбранными). Далее повысим напряжение (У„„и подадим на выходы микросхемы кодовую комбинацию, записыиаемую в выбранную четверку разрядов накопителя (выводы микросхемы, при чтении 'Используемые в качестве выходов считываемого слова, при записи используются в качестве входовдля подачи записываемого слова).
Пусть иа второй выход микросхемы подан уровень лог. 1. При этом открывается многоэмиттерный транзистор МТ, в буфере ввода-вывода; эмит'герный ток этого транзистора, протекая через резистор Яа, создает напряжение, запирающее второй транзистор в выбранной четверке аранзисторов накопителя. Таким образом, состояние транзисторов вы'бранной четверки определяется записываемым словом (выбранный 69 5 б о 5 2 15 15 14 12 гб 9 я а) Рис 2.8. лтякросхема ПЗУ КБ56РТ4: «) уеловиое обоаяааеиие; б! екеиа вклвееиия выводов тика «открытыа коллектор> 70 транзистор открыт, если в соответствующем разряде записываемого слова содержится лог.
О, и, наоборот, этот транзистор закрыт, если разряд записываемого слова содержит лог. 1). Затем повысим значение напряжения коллекторного питания транзисторов накопителя. Через открытые выбранные транзисторы потечет большой ток, вызывакиций пережигание перемычек в эмиттерной цепи этих транзисторов. Итак, перемычка в цепи эмиттера выбранного транзистора пережигается, если на соответствующий выход подан лог. О. Таким образом может быть записана требуемая информация во все элементы накопителя. Рассмотрим процессы при чтении информации из ПЗУ. При подаче адреса (адресных групп А, и А,) происходит, как уже рассматривалось выше, выборка определенной четверки транзисторов накопителя.
Если перемычка в цепи эмиттера выбранного транзистора не пережжена, ток этого транзистора создает на резисторе напряжение, запирающее соответствующий многоэмиттерный транзистор; если же перемычка пережжена, то многоэмиттерный транзистор открыт. Открытое либо закрытое состояние многоэмиттерных транзисторов МТ, ... МТ, определяет значение разрядов считанного слова.
Рассмотрим ПЗУ типа К556РТ4 и его программирование. Микросхема ПЗУ (рис. 2.8, а) имеет организацию 256 х 4 (см. табл. 2.2). В соответствии с этим в ней предусмотрено 8 адресных входов (выводы микросхемы 5,6, 7, 4, 3, 2, 1, 15) и 4 входа-выхода данных (выводы 12, 11, 10, 9), являющиеся выходами в режиме чтения и входами в режиме записи. Вывод 16 используется для подключения источника питания, вывод 8 — общий, вывод 14 (С) — программирующий.
Режим чтения устанавливается подачей напряжения 5 В на вывод 16, на выводы 13 (ВК) и 14 (С) — напряжения уровня лог. О. Выходы данных 12, ! 1, 10, 9 построены по схеме с открытым коллектором, поэтому для снятия данных они требуют включения по схеме, показанной на рис. 2.8, б.
выюпд 16 ВалЬд м зьВпдм г — 17 Рис. 23. Временнйе диаграммы сигналов црн ааниси информации в 1!зд При программировании (в режиме записи) подаются импульсы в соответствии с временнбй диаграммой, показанной на рис, 2.9: 1) на адресных входах устанавливается адрес ячейки; 2) напряжение питания (на выводе 16) повышается от 5 В до 1О В (источник питания должен быть рассчитан на ток не менее 400 мА); 3) на программирующий вывод !4 подается напряжение 15 В (ток источника должен быть ограничен уровнем 100 мА); 4) на программируемый вывод через резистор 300 Ом подается напряжение !О В (при записи лог.
1). В одном цикле можно программировать только один разряд. Наращивание емкости ПЗУ производится по тем же схемам, что и наращивание емкости ОЗУ. 2.5. ПЕРЕПРОГРАММИРУЕМЪ|Е ПОСТОЯННЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОИСТВА Перепрограммируемые ПЗУ обладают всеми достоинствами ПЗУ, храня записанную в них информацию неопределенно долго и при отключенном питании. В то же время они допускают стирание записанной информации и запись новой информации. Однако если чтение осушествляется за доли микросекунды, то запись требует на много порядков большего времени. Рассмотрим принцип работы приведенного на рис.
2.10, а элемента памяти с электрической записью информации и стиранием ультрафиолетовым светом. Транзистор УТ, служит для выборки элемента памяти. Хранение информации осуществляется в транзисторе УТа. Особенность транзистора УТа, структура которого показана на рис. 2.!О, б, состоит в том, что он имеет изолированный затвор, При подаче достаточно большого напряжения к р — и -переходу истока либо стока происходит инжекция электронов в затвор, после чего этот заряд может удерживаться на затворе длительное время. Отрицательный заряд на затворе, притягивая дырки, создает в л-области проводящий р-канал 71 Рнс. 2.10. Элемент памяти ППЗУ: а) схема: б1 структура Рис.
2.11. Условное обоаначе ние микросхемы К57ЗРФ1 между истоком и стоком. Транзистор оказывается в состоянии лог. О Если же к р — и-переходу не прикладывалось повышенного напряжения, заряд на затворе отсутствует, транзистор оказывается в непроводящем состоянии (состоянии лог. 1). Стирание информации в одних микросхемах производится путем подачи соответствукицих напряжений, в других — путем подачи ультрафиолетового излучения через прозрачную кварцевую крышку в корпусе микросхемы. Под действием напряжений либо светового излучения, действующего в течение примерно 1О мин, снимается заряд с затворов транзисторов н все транзисторы накопителя оказываются установленными в непроводящее состояние.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
