精品课件-数字电子技术及应用-第7章

第七章 存储器与可编程逻辑器件
图7－1-2 (a)电路图；(b)字的读出方法
第七章 存储器与可编程逻辑器件
读出数据时，首先输入地址码，并使 EN 0，在数据
输出端 D3 ~ D0 可获得该地址所存储的数据字。例如，在图
7-1-2 中，A1A0 =10 时，字选线 W2=1，而 W0 = W1 = W3 = 0， 字线上的高电平通过接有二极管的位线 Y3、Y2、Y1，使 D3 = D2 = D1 = 1，位线与的交叉处无二极管，故 D0 = 0，结果输出数 据字 D3D2 D1D0 =1110。按此分析，类似可以得到该图输入其 它地址码时的输出，为了更明白地表述读字的方法，可用图 7-1-2（b）表示。
(2)MOS管固定ROM。MOS管固定ROM也是由地址译码器、存 储矩阵和输出电路三部分组成，但它们都是用MOS管构成的。 图7－1－3是4×4位NMOS管固定ROM，即把图7－1－2电路的存 储矩阵中有二极管的位置，都换成了NMOS管（注意：在LSI中， MOS管大都做成源、漏对称结构）。
第七章 存储器与可编程逻辑器件 图7－1-3
第七章 存储器与可编程逻辑器件
输出缓冲器是ROM的数据读出电路，通常用三态门构成， 它不仅可以实现对输出数据的三态控制，方便与系统总线连接， 还可提高存储器的负载能力。
第七章 存储器与可编程逻辑器件 图7－1－1
第七章 存储器与可编程逻辑器件
7.1.2 ROM的编程及分类 1．分类 （1）按制造工艺分：二极管ROM、双极型ROM、MOS型ROM。 （2）按存入方式分：固定ROM和可编程ROM。 （3）可编程ROM细分：一次可编程存储器PROM、光可擦
第七章 存储器与可编程逻辑器件
3）EPROM PROM只能编程一次，所以一旦出错,芯片只好 报废。而EPROM克服了PROM的缺点，它允许对芯片反复改写， 当所存内容需要更新时，可以用特定的方法擦除并重新写入信 息。
根据对芯片内容擦除方式的不同，可擦除可编程ROM 有两类：一类是最早出现的用紫外线照射擦除可编程的EPROM； 另一类是电擦除可编程的EEPROM。EPROM中的一个存储单元如 图7－1－5所示，因为其中的MOS管是叠层栅注入MOS管,所以 简称SIMOS管，也因此称这种存储单元为叠层栅存储单元。将 图7－1－3所示存储矩阵中全部存储单元都改为这种叠层栅存 储单元，就组成一个4×4位EPROM。
除可编程存储器EPROM、电可擦除可编程存储器EEPROM和快闪 存储器等。
第七章 存储器与可编程逻辑器件
2．特点及编程
1）固定ROM（掩模ROM
ROM采用掩模技术，存储
的数据固定不变，属于用户专用ROM。用户将程序代码交给IC
生产商，生产商在芯片制造过程中将用户程序代码固化在IC的
ROM中，用户在使用过程中只能读出不能写入。固定ROM适合
第七章 存储器与可编程逻辑器件
由上面的分析可见，这个存储矩阵由16个存储单元组成， 每个十字交叉点代表一个存储单元，交叉处有二极管的单元， 代表存储数据1；无二极管的单元代表存储数据0。存储容量是 4×4位，这表明在该ROM中固定存储了字长为4位的4个字，需 要时可以按地址提取。
第七章 存储器与可编程逻辑器件
第七章起来的，其存储单元结构
仍然是将二极管、晶体管作为受控开关，不同的是在等效开关 电路中串接了一个熔丝，如图7－1－4所示。PROM在出厂时， 存储的内容为全1（或全0），用户根据需要可将某些单元改写 为0（或1）。一般说来，PROM适合于小批量试产使用，有保 密位，可以加密，价格较高。
第七章 存储器与可编程逻辑器件 第七章 存储器与可编程逻辑器件
7.1 只读存储器(ROM) 7.2 随机存取存储器(RAM) 7.3 可编程逻辑器件(PLD)
第七章 存储器与可编程逻辑器件
7.1 只读存储器(ROM)
7.1.1 ROM的结构 ROM的一般结构如图7－1－1所示。它主要由存储矩阵、地
址译码器及输出缓冲器组成。存储矩阵是存放信息的主体，它 由许多排列成n行、m列的矩阵组成，共有n×m个信息单元。ROM 的存储单元可以用二极管构成，也可用双极型三极管或MOS管构 成。每个存储单元存放一位二进制代码0或1，若干个存储单元 组成一个字。若地址译码器有n条地址输入线A0～An-1，则译码 器有2n条输出线W0～W2n-1，每一条译码输出线Wi称为“字线”， 它与存储矩阵中的一个“字”相对应。因此，每当给定一组输 入地址时，译码器只有一条输出字线Wi被选中，即Wi =1，该字 线可以在存储矩阵中找到一个相应的字，并将字中的m位信息Dm1～D0送至输出缓冲级，此时三态控制端使输出缓冲器读出Dm-1～ D0的数据。每条输出线Di又称为“位线”，每个字中信息的位数 称为“字长”。简单地说，每输入一个n位的地址码，存储器就 输出一个m位的二进制数。可见，存储器的存储容量是2n×m （字线×位线）。
第七章 存储器与可编程逻辑器件 图7－1 －4
第七章 存储器与可编程逻辑器件
PROM存储矩阵中，每个存储单元都接有一个存储器，但 每个存储器的一个电极都通过一根易熔的金属丝接到相应的位 线上。用户对PROM编程是逐字逐位进行的：首先通过字线和 位线选择需要编程的存储单元，然后通过规定宽度和幅度的脉 冲电流将该存储管的熔丝熔断，这样就将该单元的内容改写了。
第七章 存储器与可编程逻辑器件
在地址译码器的输出字线W０～W3中，某一条字线为高电平 时，接在这条字线上的NMOS管导通，这些导通的NMOS管将位 线下拉到低电平，经输出电路反相，使其输出为1；没接导通 NMOS管的位线仍为高电平，使其输出为0。所以和二极管存储 矩阵一样，矩阵中字线和位线的交叉点有NMOS管的表示存储1， 无NMOS管的表示存储0。
于大批量生产使用，性价比较高。
固定ROM也由三部分组成：地址译码器、存储矩阵和输出
电路。
第七章 存储器与可编程逻辑器件
(1)二极管固定ROM。图7－1－2是4×4位二极管固定ROM 电路图。2线—4线地址译码器的地址线为A1A0，输出为W0～W３ （字线），用它来选取存储矩阵内4个字中的1个。图中上虚线 框指存储矩阵；下虚线框指输出电路，由4个三态门和4个负载 电阻（R）组成。在输出控制端EN=0时，4条位线上的数据可 经三态门由Ｄ3～D０端输出。