第6章存儲器和可編程邏輯器件簡介6.1.3

存儲器的應用

2．EPROM的應用6.1.2

只讀存儲器（ROM）6.1半導體存儲器

6.1.4

其它類型存儲器簡介2/1/20231復習RAM的優點？缺點？存儲器的容量如何計算？RAM如何實現字位擴展？2/1/202326.1.2

只讀存儲器（ROM）1.固定ROM

只讀存儲器所存儲的內容一般是固定不變的，正常工作時只能讀數，不能寫入，并且在斷電后不丟失其中存儲的內容，故稱為只讀存儲器。ROM組成：地址譯碼器存儲矩陣輸出電路圖8-4ROM結構方框圖

2/1/20233地址譯碼器有n個輸入端，有2n個輸出信息，每個輸出信息對應一個信息單元，而每個單元存放一個字，共有2n個字（W0、W1、…W2n-1稱為字線）。每個字有m位，每位對應從D0、D1、…Dm-1輸出（稱為位線）。存儲器的容量是2n×m(字線×位線)。

ROM中的存儲體可以由二極管、三極管和MOS管來實現。2/1/20234圖8-5二極管ROM

圖8-6字的讀出方法

在對應的存儲單元內存入的是1還是0，是由接入或不接入相應的二極管來決定的。

2/1/20235存儲矩陣為了便于表達和設計，通常將圖8-5簡化如圖8-7所示。圖8-74×4ROM陣列圖

有存儲單元地址譯碼器圖8-5二極管ROM2/1/20236

在編程前，存儲矩陣中的全部存儲單元的熔絲都是連通的，即每個單元存儲的都是1。用戶可根據需要，借助一定的編程工具，將某些存儲單元上的熔絲用大電流燒斷，該單元存儲的內容就變為0，此過程稱為編程。熔絲燒斷后不能再接上，故PROM只能進行一次編程。2．可編程只讀存儲器（PROM）

圖8-8PROM的可編程存儲單元2/1/202373．可擦可編程ROM（EPROM）最早出現的是用紫外線照射擦除的EPROM。浮置柵MOS管（簡稱FAMOS管）的柵極被SiO2絕緣層隔離，呈浮置狀態，故稱浮置柵。當浮置柵帶負電荷時，FAMOS管處于導通狀態，源極－漏極可看成短路，所存信息是0。若浮置柵上不帶有電荷，則FAMOS管截止，源極－漏極間可視為開路，所存信息是1。

2/1/20238圖8-９

浮置柵EPROM(a)浮置柵MOS管的結構

(b)EPROM存儲單元帶負電-導通-存0不帶電-截止-存12/1/20239浮置柵EPROM出廠時，所有存儲單元的FAMOS管浮置柵都不帶電荷，FAMOS管處于截止狀態。寫入信息時，在對應單元的漏極與襯底之間加足夠高的反向電壓，使漏極與襯底之間的PN結產生擊穿，雪崩擊穿產生的高能電子堆積在浮置柵上，使FAMOS管導通。當去掉外加反向電壓后，由于浮置柵上的電子沒有放電回路能長期保存下來，在的環境溫度下，７０％以上的電荷能保存１０年以上。如果用紫外線照射FAMOS管１０～３０分鐘，浮置柵上積累的電子形成光電流而泄放，使導電溝道消失，FAMOS管又恢復為截止狀態。為便于擦除，芯片的封裝外殼裝有透明的石英蓋板。2/1/2023106.1.3

存儲器的應用2．EPROM的應用

程序存儲器、碼制轉換、字符發生器、波形發生器等。例：八種波形發生器電路。

將一個周期的三角波等分為256份，取得每一點的函數值并按八位二進制進行編碼，產生256字節的數據。用同樣的方法還可得到鋸齒波、正弦波、階梯波等不同的八種波形的數據，并將這八組數據共2048個字節寫入2716當中。2/1/202311圖8-13八種波形發生器電路圖

波形選擇開關256進制計數器存八種波形的數據經8位DAC轉換成模擬電壓。2/1/202312S3S2S1波形A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0000正弦波000H～0FFH001鋸齒波100H～1FFH010三角波200H～2FFH┇┇┇111階梯波700H～7FFH表8-2八種波形及存儲器地址空間分配情況

S1、S2和S3：波形選擇開關。兩個16進制計數器在CP脈沖的作用下，從00H～FFH不斷作周期性的計數，則相應波形的編碼數據便依次出現在數據線D0～D7上，經D/A轉換后便可在輸出端得到相應波形的模擬電壓輸出波形。2/1/202313

圖8-14三角波細分圖

下面以三角波為例說明其實現方法。三角波如圖8-14所示，在圖中取256個值來代表波形的變化情況。在水平方向的257個點順序取值，按照二進制送入EPROM2716（2K×8位）的地址端A0～A7，地址譯碼器的輸出為256個（最末一位既是此周期的結束，又是下一周期的開始）。由于2716是8位的，所以要將垂直方向的取值轉換成8位二進制數。2/1/202314表8-3三角波存儲表

將這255個二進制數通過用戶編程的方法，寫入對應的存儲單元，如表8-3所示。將2716的高三位地址A10A9A8取為0，則該三角波占用的地址空間為000H～0FFH，共256個。

2/1/2023156.1.4其它類型存儲器簡介1.EEPROM用電氣方法在線擦除和編程的只讀存儲器。存儲單元采用浮柵隧道氧化層MOS管。寫入的數據在常溫下至少可以保存十年，擦除/寫入次數為１萬次～10萬次。2.快閃存儲器FlashMemory采用與EPROM中的疊柵MOS管相似的結構，同時保留了EEPROM用隧道效應擦除的快捷特性。理論上屬于ROM型存儲器；功能上相當于RAM。單片容量已達64MB，并正在開發256MB的快閃存儲器。可重寫編程的次數已達100萬次。2/1/202316

由美國Dallas半導體公司推出，為封裝一體化的電池后備供電的靜態讀寫存儲器。它以高容量長壽命鋰電池為后備電源，在低功耗的SRAM芯片上加上可靠的數據保護電路所構成。其性能和使用方法與SRAM一樣，在斷電情況下，所存儲的信息可保存10年。其缺點主要是體積稍大，價格較高。此外，還有一種nvSRAM，不需電池作后備電源，它的非易失性是由其內部機理決定的。已越來越多地取代EPROM，并廣泛應用于通信設備、辦公設備、醫療設備、工業控制等領域。

3.非易失性靜態讀寫存儲器NVSRAM2/1/202317串行存儲器是為適應某些設備對元器件的低功耗和小型化的要求而設計的。主要特點：所存儲的數據是按一定順序串行寫入和讀出的，故對每個存儲單元的訪問與它在存儲器中的位置有關。4.串行存儲器5.多端口存儲器MPRAM多端口存儲器是為適應更復雜的信息處理需要而設計的一種在多處理機應用系統中使用的存儲器。特點：有多套獨立的地址機構(即多個端口)，共享存儲單元的數據。多端口RAM一般可分為雙端口SRAM、VRAM、FIFO、MPRAM等幾類。

2/1/202318表8-4常見存儲器規格型號類型容量SRAMEPROMEEPROMFLASHNVSRAM雙口RAM2K×86116

27162816

DS1213B7132/71364K×8

2732

DS1213B

8K×86264

27642864

DS1213B

16K×8

27128

32K×862256

272562825628F256DS1213D

64K×8

2751