数字电路(第七章半导体存储器).ppt

第七章 半导体存储器 7. 1 概述 7. 2 只读存储器ROM 7. 2 .1 掩摸 只读存储器 7. 2 .2 可编程只读存储器PROM 7. 2 .3 可擦除的可编程只读存储器（EPROM） 7. 3 随机存储器RAM 7. 3 .1 静态随机存储器SRAM 7.3.2 动态随机存储器DRAM 7.4 存储器扩展 7.4.1 位扩展方式 7.4.2 字扩展方式 7.5 用存储器实现逻辑函数 二、SRAM的静态存储单元 T1T2、T3T4两反相器相互耦合组成基本RS触发器 T5~T6门控管，受控于Xi，控制触发器和位线之间的联系 X=1，T5、T6导通 X=0，T5、T6截止 在静态触发器基础上，附加门控管构成（NMOS） T7T8列存储单元门控管，控制与读/写缓冲器的连接。 Y=1，T7、T8导通 Y=0，T7、T8截止 Xi=Yj=1，T5，T6，T7，T8均导通。 （1）DRAM的动态存储单元 动态存储单元是利用MOS管栅极可以存储电荷的原理制成。 MOS管栅源之间具有108?以上的高阻抗，栅源之间的等效电容一旦输入电荷，不会立即消失。MOS管的输入电容对电荷有存储作用。 由于电容容量小，漏电流的存在，电荷保存的时间有限。 所以要定时给栅极电容补充电荷，这个过程叫做“刷新”。 单管动态MOS的RAM存储单元 到R/W放大器 字线 位线 动态RAM信息靠C1存储，T1为门控管。 写入时，字线高电平，T1导通，经Yj选通的门控管T2可将输入数据送入位线。经T1存储在C1上； 读出时，位线原始电平为“0”电平，当Xi=1，使T1导通时，C1上的电荷向分布电容CD上转移。 若原储存信号为“0”，则VCD=0V； 若原储存信号为“1”，由于C1?CD，因此，VCD输出高电平VOH数值较小，所以经T2输出后，还必须经过放大器放大才能得到正常的“1”电平。 由于读出信息使C1上存储电荷发生转移，所存信息遭到破坏，因此应采取措施加以恢复补充。 T1、T2N沟道增强型MOS管；栅极漏极交叉相连，必定一个高电平、一个低电平。 数据以电荷的形式，存储在栅极电容C1、C2上，并控制T1、T2的导通或截止。 若C1充电，且电压大于T1的开启电压，而C2没有被充电，则T1导通、T2截止。VC1=1，VC2=0，称此状态为“0”状态；反之为“1”状态。 预冲脉冲 加入预冲脉冲，T5、T6导通，位线Bj、 与VDD接通，位线上高电平短时间内由两个分布电容保持。 此时，行、列字线选中，X、Y同为高电平，T3、T4、T7、T8导通，存储数据被读出。 若Q=0，则T1导通，T2截止，CB通过T3、T1放电，使位线B变为低电平。同时T2截止 仍然高电平。此时存储单元状态就反映在位线B和 上。 在很多应用场合，存储器的容量往往不能满足实际的需要。 字数不够； 每字的位数不够。 现在，我们通常所说的存储单元（字节），实际上是一个含有若干“位”的“字”。 例如讲：一个字节8位（bit）。 同样我们可以说：一个存储单元（字节）4位，或1位。 1024?8位 字线够用，而每个字的位数不够。进行位扩展。 * * 半导体存储器 是能够存储二进制数据的半导体器件 从存取功能上区分 只读存储器（ROM） 随机存储器（RAM） 只读存储器 电路结构简单，断电后数据不会丢失。 掩摸ROM 可编程ROM（PROM）Programmable 可擦除的可编程ROM（EPROM）Erasable Programmable 静态存储器SRAM（Static Random Access Memory） 动态存储器DRAM（Dynamic Random Access Memory） 正常工作状态下，可以随时向存储器写入 数据或从中读取数据 随机存储器 存储单元工作原理 ROM电路结构 存储矩阵 地址译码 输出缓冲 ROM电路结构图 二极管与门 二极管或门 地址译码器 存 储 矩 阵 输出缓冲器 地址译码器：二极管与门（4个二极管与门） 任意时刻译码器输出W0、W1、W2、W3只有 一根线为高电平 存储矩阵：二极管或门（4个二极管或门） 输入为W0、W1、W2、W3 W0、W1、W2、W3：称为字线 D0、D1、D2、D3： 称为位线 4个字 每个字4位 ROM数据表 存储单元 字线和位线交叉点； 交叉点处， 接二极管表示存“1”， 没接二极管表示存“0”。 存储器容量：（字线数）×（位线数） ROM数据表 晶体三极管构成存储矩阵 存储器内容在出厂时已 “固化”在存储器中 字线选中，高电平 MOS管导通，位线低电平 当W高电平（地址选中），输出D=0； W低电平（地址未选中），输出D=1。 增强型NMOS反相器 地址译码器 存储矩阵 输入、输出缓