半导体存储器和可编程逻辑器件

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1、电子技术2（数字部分）渤海职业学院机电工程系电子教研室编制:李仕卫(讲师)审核:阎相环(高讲)第８章半导体存储器和可编程逻辑器件学习要点：大规模集成电路半导体存储器ROM、EPROM、REM电路的工作原理。存储器容量的扩展方法。可编成逻辑器件的基本结构和功能。第８章半导体存储器和可编程逻辑器件８.1只读存储器（ROM）８.2随机存取存储器（RAM）８.3可编程逻辑器件（PLD）退出８.１只读存储器（ROM）8.1.1固定ROM8.1.2可编成ROM（PROM）8.1.3可擦除可编成ROM（EPROM）退出ROM的分类掩膜ROM：不能改写。PROM：只能改写一

2、次。EPROM：可以改写多次。存储器的分类RAM：在工作时既能从中读出（取出）信息，又能随时写入（存入）信息，但断电后所存信息消失。ROM：在工作时只能从中读出信息，不能写入信息，且断电后其所存信息在仍能保持。8.1.1固定ROM固定ROM所存储的信息是由生产厂在制造芯片时采用掩模工艺固化在芯片中的，使用者只能读取数据而不能改变芯片中数据内容。它又称为掩模ROM。图6-8所示为二极管掩模ROM的结构。二极管掩膜ROM的结构一、二极管掩模ROM图中采用一个2线4线地址译码器将两个地址码A0、A1译成四个地址W0～W3。存储单元是由二极管组成的4×4存储矩阵，

3、其中1或0代码是用二极管的有无来设置的。即当译码器输出所对应的W(字线)为高时，在线上的二极管导通，将相应的D(位线)与W相连使D为1，无二极管的D为0。如图中所存的信息为W0：0101；W1：1110；W2：0011；W3：1010掩模ROM除二极管掩模外，还有TTLROM和MOSROM等。一、二极管掩模ROM可编程ROM（PROM，ProgrammableROM）的基本原理如下图所示。这是一个简单的16位PROM（4×4），它与前一节中所讨论的二极管掩模ROM相似。从图6-9(a)中可以看到，每一个存储单元有一个二极管和一个有效的熔断器，即每一个存储单

4、元包含一个逻辑1，这是PROM在写入程序前的状态。8.1.2可编程ROM(PROM)可编程ROM（PROM）(a)编程前;(b)编程后PROM的一次性编程给实际使用带来许多不便，在实际使用中更需要可重复编程的芯片。EPROM（ErasablePROM）是一种可擦写的PROM，它采用了N沟道增强型浮栅MOS管作为存储单元。用户只需用个人EPROM编程器（写入器）就可对EPROM编程或写入程序。如果要对EPROM重复使用或重复编程，则可以使用IC顶部特设的石英窗口，将紫外光（UV）直接照射到EPROM芯片上的窗口大约5分钟左右，通过紫外光把所有的存储单元设置为

5、逻辑1来擦除EPROM，此后，可对EPROM重新写入程序。图6-10所示的是一个典型24引脚的EPROM存储器芯片。8.1.3可擦除可编程ROM(EPROM)一、光可擦除可编程只读存储器ROM(EPROM)EPROM2716(a)方框图;(b)外引线图EPROM2732A有12根地址引脚（A0～A11）,在存储器中可编址4096（212）个字。EPROM2732A的电源电压为+5V，用紫外（UV）光可对其进行擦除。芯片允许输入（CE）低电平有效。OE/VPP为读/写控制端。在一般的应用中，EPROM处于被读取的状态。在存储器读取过程中，用低电平激活输出

6、允许引脚OE/VPP，激活三态输出缓冲器来驱动计算机系统的数据总线。当EPROM2732A被擦除时，所有存储单元返回到逻辑1，通过改变已选择存储单元为0，可以输入数据。当OE／VPP输入为高电平(21V)时，2732A处于编程模式（往EPROM写入程序）。在编程（写入）的过程中，输入的数据在数据输出引脚D0～D7加入。EPROMEEPROM（ElectricallyErasablePROM）是电可擦除PROM，也称作E2PROM。EEPROM可以用电的形式擦除。当把它放在电路板上时，能对其进行擦除或重新写入程序，这对于PROM或EPROM是不可能的。另外，还

7、可以对EEPROM芯片上的部分程序代码进行重写，一次1个字节。EEPROM的存储单元有两种结构，一种为双层栅介质MOS管，另一种为浮栅隧道氧化层MOS管。其擦写次数可达1万次以上。二、电可擦除可编程只读存储器ROM(E2PROM)闪存与EEPROM非常相似，也可以在电路板上重写程序。但是闪存与EEPROM的不同在于闪存是整个芯片被擦除和重写程序。相对于EEPROM，闪存的优点是它有一个较简单的存储单元，因此在单个芯片上能够存储更多的位。另外，闪存被擦除和重写程序的速度远大于EEPROM。闪存的缺点是对其进行程序重写的电压为12～12.75V，且不能像EEPR

8、OM那样对其单个字节进行重写。闪存自1988年推出