半导体存储器和可编程逻辑器

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1、第15章半导体存储器和可编程逻辑器件随机存取存储器(RAM)只读存储器(ROM)可编程逻辑器件本章基本要求本章教学基本要求：了解大规模集成电路半导体存储器ROM、EPROM、RAM电路的工作原理。了解存储器容量的扩展方法。了解可编程逻辑器件的基本结构和功能。一、半导体存储器的作用存放二值（0、1）数据二、半导体存储器的特点集成度高、体积小、存储信息容量大、工作速度快。可编程逻辑器件是一种功能特殊的大规模集成电路，可由用户定义和设置逻辑功能，取代中小规模的标准集成逻辑器件并创造大型复杂的数字系统，具有结构灵活、集成度高、和可靠性高等特点。只读存储器用来存储二

2、值信息代码，其数据一旦写入，在正常工作时，只能重复读取所存内容，而不能改写。存储器内容在断电后不会消失，具有非易失性。只读存储器的特点：15.1只读存储器例如有10根地址线（n=10)，通过地址译码器译出字线根，为若的地址选择为1100000000，则i=768，译出=1，其余字线为0每一根字线对应地存放一个8位二进制数码，也就是这个字母的地址所指定存放的数，这个8位二进制数称为一个字。通常把一个字中所含的位数称为字长。位数可以1位、4位、8位、16位和32位等。把8位数的字称为一个字节。4位为半个字节，16位称为两个字节。把输出位数的线称为位线。字线Wi

3、的下标i即对应的是地址码的十进制数。当该字线被选中，Wi出高电平1，其余字线为低电平15.1.1固定ROM相应的地址码的字线地址输入线n根，又称地址码。字线与位线的交叉点即为存储单元。每个存储单元可以存储1位二进制数（0、1）存储器中总的存储单元的数量称为存储容量。从位线输出的每组二进制代码称为一个字。一个字中含有的存储单元数称为字长，即字长=位数。一个存储体总的存储容量用字线数m×位线数表示。4×4掩模ROM地址线被选中1001一、二极管掩模ROM选中为1片选信号控制与门电路,为0时译码器工作,表示该片ROM被选中，可以输出存储内容。地址输入字线位输出A

4、1A0WiD3D2D1D000011011W0=1W1=1W2=1W3=110010111101110114×4掩模ROM二、4×4掩模ROM结构及电路存储内容4×4掩模ROM电路存储内容三、MOS管掩模ROM有MOS管所以为1无MOS管为032×32=10241k×1位MOS掩模ROM负载管等效于电阻用1k×1位ROM组成1k×8位ROM得到1K×8位存储器一片1K×1位存储器芯片共8片三级管位线存储单元（快速熔丝）若熔丝被烧断表示存储单元信息为0，不烧断为1。15.1.2可编程ROM(PROM)正常读数时，字线被选中后，对于有熔丝的存储单元其读出放大器

5、输出的高电平不足以使稳压管导通，反相器截止，而输出为1。而无熔丝输出为0。其存储数据由用户写入。一旦写入就无法修改，只能写一次。PROM的结构原理图如下反相器输出低电平，使相应的熔丝烧断。当要写入信息时，要先输入相应的地址码，使相应的的字线被选中为高电平。对要写入0的位线上加入高电压脉冲，使该位线上读写放大器中稳压管导通。由用户自己写入信息，如果需要修改只要擦除原先存入的信息，再行重写。用一个特殊的浮栅MOS管替代熔丝。15.1.3可擦除可编程ROM(EPROM)在漏、源极间加高电压+25V，使之产生雪崩击穿。同时，在控制栅g上加幅度为+25V、宽度为50

6、ms左右的正脉冲，这样，在栅极电场作用下，高速电子能穿过SiO2,在浮置栅上注入负电荷，使单元管开启电压升高，控制栅在正常电压作用下，管子仍处于截止。该单元编程为0。控制栅g用于控制其下内部的浮置栅G1用于存储信息1或0一、光可擦除的可编程只读存储器（EPROM）石英玻璃盖板当为0时，必须也为0，数据才可输出。工作方式说明读出输出00+5V+5V0V=0有效，作输出端禁止输出高阻01+5V呈高阻状态功率下降高阻1+5V功耗由525mV降到132mV编程输入50ms正脉冲1+25V作输入端编程检验输出00+25V作输出端编程禁止高阻01+25V端呈高阻状态输

7、出构成128168位的存储单元矩阵EPROM2716逻辑结构图EPROM2716引脚排列图当写入时，只需置=0，=0，=1，READY=1加入地址码和存入数码即可。读出时置=0，=0，=1，READY为任意，可输出对应地址码的存储数据。CE二、电可擦除可编程只读存储器（E2PROM）写入的数据可电擦除，用户可以多次改写存储的数据。使用方便。2817E2ROM引脚图RAM分类静态RAM(即StaticRAM，简称SRAM)动态RAM(即DynamicRAM，简称DRAM)随机存取存储器(RAM，即RandomAccessMemory)RAM的存储矩阵由触发器

8、或动态存储单元构成，是时序逻辑电路。RAM工作时能读出，也能写