Опубликован: 21.06.2011 | Доступ: свободный | Студентов: 1951 / 382 | Оценка: 4.02 / 4.11 | Длительность: 13:28:00
ISBN: 978-5-9556-0123-6
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 12:

Постоянные запоминающие устройства

< Лекция 11 || Лекция 12: 12 || Лекция 13 >
Аннотация: Рассматривается классификация ПЗУ и организация каждого типа схем.
Ключевые слова: программатор, ПЗУ

Постоянные запоминающие устройства

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) предназначены для постоянного, энергонезависимого хранения информации.

По способу записи ПЗУ классифицируют [1] следующим образом:

  1. однократно программируемые маской на предприятии-изготовителе;
  2. однократно программируемые пользователем с помощью специальных устройств, называемых программаторами - ППЗУ ;
  3. перепрограммируемые, или репрограммируемые ПЗУ - РПЗУ.

Масочные ПЗУ

Программирование масочных ПЗУ происходит в процессе изготовления БИС. Обычно на кристалле полупроводника вначале создаются все запоминающие элементы (ЗЭ), а затем на заключительных технологических операциях с помощью фотошаблона слоя коммутации реализуются связи между линиями адреса, данных и собственно запоминающим элементом. Этот шаблон (маска) выполняется в соответствии с пожеланиями заказчика по картам заказа. Перечень возможных вариантов карт заказов приводится в технических условиях на ИМС ПЗУ. Такие ПЗУ изготавливаются на основе матриц диодов, биполярных или МОП-транзисторов.

Масочные ПЗУ на основе диодной матрицы

Схема такого ПЗУ представлена на рис. 12.1. Здесь горизонтальные линии – адресные, а вертикальные – это линии данных, с них в данном случае снимаются 8-разрядные двоичные числа. В данной схеме ЗЭ – это условное пересечение линии адреса и линии данных. Выбор всей строки ЗЭ производится при подаче логического нуля на линию адреса ЛА i c соответствующего выхода дешифратора. В выбранный ЗЭ записывается логический 0 при наличии диода на пересечении линии D i и ЛА i, т.к. в этом случае замыкается цепь: + 5 В, диод, земля на адресной линии. Так, в данном ПЗУ при подаче адреса 112 активный нулевой сигнал появляется на адресной линии ЛА 3, на ней будет уровень логического 0, на шине данных D 7 \dots D 0 появится информация 011000112.

Схема масочного ПЗУ на основе диодной матриц

увеличить изображение
Рис. 12.1. Схема масочного ПЗУ на основе диодной матриц

Масочные ПЗУ на основе матрицы МОП-транзисторов

Пример схемы данного ПЗУ представлен на рис. 12.2. Запись информации осуществляется подключением или неподключением МОП-транзистора в соответствующих точках БИС. При выборе определенного адреса на соответствующей адресной линии ЛА i появляется активный сигнал логической 1, т.е. потенциал, близкий к потенциалу источника питания + 5 В. Данная логическая 1 подается на затворы всех транзисторов строки и открывает их. Если сток транзистора металлизирован, на соответствующей линии данных D i появляется потенциал порядка 0,2 \dots 0,3 В, т.е. уровень логического 0. Если же сток транзистора не металлизирован, указанная цепь не реализована, на сопротивлении Ri не будет падения напряжения, т.е. в точке D i будет потенциал +5 В, т.е. уровень логической 1. Например, если в показанном на рис. 12.2 ПЗУ на адрес подать код 012, на линии адреса ЛА 1 будет активный уровень 1, а на шине данных D 3 \dots D 0 будет код 00102.

Схема масочного ПЗУ на основе  матрицы МОП-транзисторов

увеличить изображение
Рис. 12.2. Схема масочного ПЗУ на основе матрицы МОП-транзисторов

Масочные ПЗУ на основе матрицы биполярных транзисторов

Пример схемы данного ПЗУ представлен на рис. 12.3. Запись информации осуществляется также металлизацией или неметаллизацей участка между базой и адресной линией. Для выбора строки ЗЭ на линию адреса ЛА i подается логическая 1. При металлизации она подается на базу транзистора, он открывается вследствие разницы потенциалов между эмиттером (земля) и базой (примерно + 5 В). При этом замыкается цепь: + 5 В; сопротивление R i; открытый транзистор, земля на эмиттере транзистора. В точке D i при этом будет потенциал, соответствующий падению напряжения на открытом транзисторе – порядка 0,4 В, т.е. логический 0. Таким образом, в ЗЭ записан ноль. Если участок между линией адреса и базой транзистора не металлизован, указанная электрическая цепь не реализована, падения напряжения на сопротивлении R i нет, поэтому на соответствующей линии данных D i будет потенциал +5 В, т.е. логическая 1. При подаче, например, адреса 002 в приведенном на рис. 12.3 ПЗУ на ШД появится код 102.

Схема масочного ПЗУ на основе  матрицы биполярных транзисторов

увеличить изображение
Рис. 12.3. Схема масочного ПЗУ на основе матрицы биполярных транзисторов

Примеры масочных ПЗУ приведены на рис. 12.4, а в табл. 12.1 – их параметры [1].

Функциональные обозначения масочных ПЗУ

увеличить изображение
Рис. 12.4. Функциональные обозначения масочных ПЗУ
Таблица 12.1. Параметры масочных ПЗУ
Обозначение БИС Технология изготовления Информационная емкость, бит Время выборки, нс
505РЕ3 pМОП 512x8 1500
К555РE4 ТТЛШ 2Кx8 800
К568РЕ1 nМОП 2Кx8 120
К596РЕ1 ТТЛ 8Кx8 350

Программируемые ПЗУ

Программируемые ПЗУ ( ППЗУ ) представляют собой такие же диодные или транзисторные матрицы, как и масочные ПЗУ, но с иным исполнением ЗЭ. Запоминающий элемент ППЗУ приведен на рис. 12.5. Доступ к нему обеспечивается подачей логического 0 на линию адреса ЛА i. Запись в него производится в результате осаждения (расплавления) плавких вставок ПВ, включенных последовательно с диодами, эмиттерами биполярных транзисторов, стоками МОП-транзисторов. Плавкая вставка ПВ представляет собой небольшой участок металлизации, который разрушается (расплавляется) при программировании импульсами тока величиной 50 \dots 100 микроампер и длительностью порядка 2 миллисекунд. Если вставка сохранена, то в ЗЭ записан логический 0, поскольку реализована цепь между источником питания и землей на ЛА i через диод (в транзисторных матрицах – через открытый транзистор). Если вставка разрушена, то указанной цепинет и в ЗЭ записана логическая 1.

Схема масочного ПЗУ на основе  матрицы биполярных транзисторов

Рис. 12.5. Схема масочного ПЗУ на основе матрицы биполярных транзисторов

На рис. 12.6 приведены примеры функциональных обозначений ППЗУ, выполненных по различным технологиям [1, с. 69], а в табл. 12.2 – их основные параметры.

Функциональные обозначения ППЗУ

увеличить изображение
Рис. 12.6. Функциональные обозначения ППЗУ
Таблица 12.2. Параметры ППЗУ
Обозначение БИС Технология изготовления Информационная емкость, бит Время выборки, нс
КР556РТ4 ТТЛШ 256x4 70
КР556РТ5 ТТЛШ 512x8 70
К541РТ1 И2Л 256x4 80
КР565РТ1 n МОП 1Кx4 300
< Лекция 11 || Лекция 12: 12 || Лекция 13 >
Роман Пархоменко
Роман Пархоменко
Россия, Sankt Piterburg, 182, 1997
Алексей Смирнов
Алексей Смирнов
Россия