2009-7-27 1
第 8章 存储器和可编程逻辑器件简介
8.1.3 存储器的应用
2,EPROM的应用
8.1.2 只读存储器（ ROM）
8.1 半导体存储器
8.1.4 其它类型存储器简介结束放映
2009-7-27 2
复习
RAM的优点？缺点？
存储器的容量如何计算？
RAM如何实现字位扩展？
2009-7-27 3
8.1.2 只读存储器（ ROM）
1,固定 ROM
只读存储器所存储的内容一般是固定不变的，
正常工作时只能读数，不能写入，并且在断电后不丢失其中存储的内容，故称为只读存储器。
ROM组成：
地址译码器存储矩阵输出电路图 8-4 ROM结构方框图
2009-7-27 4
地址译码器有 n个输入端,有 2n个输出信息,每个输出信息对应一个信息单元,而每个单元存放一个字,共有 2n个字 （ W0,W1,… W2n-1称为字线 ） 。
每个字有 m位,每位对应从 D0,D1,… Dm-1输出 （ 称为位线 ） 。
存储器的容量是 2n× m(字线 × 位线 )。
ROM中的存储体可以由二极管,三极管和 MOS
管来实现 。
2009-7-27 5
图 8-5 二极管 ROM 图 8-6 字的读出方法在对应的存储单元内存入的是 1还是 0，是由接入或不接入相应的二极管来决定的。
2009-7-27 6
存储矩阵为了便于表达和设计，通常将图 8-5简化如图 8-7 所示。
图 8-7 4× 4 ROM阵列图有存储单元地址译码器图 8-5 二极管 ROM
2009-7-27 7
在编程前，存储矩阵中的全部存储单元的熔丝都是连通的，即每个单元存储的都是 1。
用户可根据需要,借助一定的编程工具,将某些存储单元上的熔丝用大电流烧断,该单元存储的内容就变为 0,此过程称为编程 。
熔丝烧断后不能再接上，故 PROM只能进行一次编程。
2．可编程只读存储器（ PROM）
图 8-8 PROM的可编程存储单元
2009-7-27 8
3．可擦可编程 ROM（ EPROM）
最早出现的是用紫外线照射擦除的 EPROM。
浮置栅 MOS管 （ 简称 FAMOS管 ） 的栅极被
SiO2绝缘层隔离,呈浮置状态,故称浮置栅 。
当浮置栅带负电荷时,FAMOS管处于导通状态,源极－漏极可看成短路,所存信息是 0。
若浮置栅上不带有电荷,则 FAMOS管截止,源极－漏极间可视为开路,所存信息是 1。
2009-7-27 9
图 8-９ 浮置栅 EPROM
(a) 浮置栅 MOS管的结构 (b) EPROM存储单元带负电
-导通
-存 0
不带电
-截止
-存 1
2009-7-27 10
浮置栅 EPROM出厂时，所有存储单元的
FAMOS管浮置栅都不带电荷,FAMOS管处于截止状态。
写入信息时，在对应单元的漏极与衬底之间加足够高的反向电压，使漏极与衬底之间的 PN结产生击穿，雪崩击穿产生的高能电子堆积在浮置栅上，
使 FAMOS管导通。
当去掉外加反向电压后，由于浮置栅上的电子没有放电回路能长期保存下来，在的环境温度下，
７０％ 以上的电荷能保存 １０ 年以上。
如果用紫外线照射 FAMOS管 １０～３０ 分钟，
浮置栅上积累的电子形成光电流而泄放，使导电沟道消失,FAMOS管又恢复为截止状态。为便于擦除，
芯片的封装外壳装有透明的石英盖板。
2009-7-27 11
8.1.3 存储器的应用
2,EPROM的应用程序存储器、码制转换、字符发生器、波形发生器等。
例：八种波形发生器电路 。
将一个周期的三角波等分为 256份,取得每一点的函数值并按八位二进制进行编码,产生 256字节的数据 。 用同样的方法还可得到锯齿波,正弦波,阶梯波等不同的八种波形的数据,并将这八组数据共 2048
个字节写入 2716当中 。
2009-7-27 12图 8-13 八种波形发生器电路图波形选择开关
256进制计数器存八种波形的数据经 8位
DAC转换成模拟电压。
2009-7-27 13
S3 S2 S1 波 形 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
0 0 0 正弦波 000H～ 0FFH
0 0 1 锯齿波 100H～ 1FFH
0 1 0 三角波 200H～ 2FFH
┇ ┇ ┇
1 1 1 阶梯波 700H～ 7FFH
表 8-2 八种波形及存储器地址空间分配情况
S1,S2和 S3：波形选择开关 。
两个 16进制计数器在 CP脉冲的作用下，从 00H～
FFH不断作周期性的计数，则相应波形的编码数据便依次出现在数据线 D0～ D7上，经 D/A转换后便可在输出端得到相应波形的模拟电压输出波形。
2009-7-27 14图 8-14 三角波细分图下面以三角波为例说明其实现方法。
三角波如图 8-14所示,在图中取 256个值来代表波形的变化情况 。
在水平方向的 257个点顺序取值,按照二进制送入 EPROM2716（ 2K× 8位 ） 的地址端 A0～ A7,地址译码器的输出为 256个 （ 最末一位既是此周期的结束,
又是下一周期的开始 ） 。
由于 2716是 8位的,所以要将垂直方向的取值转换成 8位二进制数 。
2009-7-27 15
表 8-3 三角波存储表将这 255个二进制数通过用户编程的方法,写入对应的存储单元,如表 8-3所示 。 将 2716的高三位地址 A10A9A8取为 0,则该三角波占用的地址空间为
000H～ 0FFH,共 256个 。
2009-7-27 16
8.1.4 其它类型存储器简介
1,EEPROM
用电气方法在线擦除和编程的只读存储器。
存储单元采用浮栅隧道氧化层 MOS管 。
写入的数据在常温下至少可以保存十年，擦除 /
写入次数为 １ 万次～ 10万次。
2,快闪存储器 Flash Memory
采用与 EPROM中的叠栅 MOS管相似的结构，同时保留了 EEPROM用隧道效应擦除的快捷特性。理论上属于 ROM型存储器；功能上相当于 RAM。
单片容量已达 64MB,并正在开发 256MB的快闪存储器 。 可重写编程的次数已达 100万次 。
2009-7-27 17
由美国 Dallas半导体公司推出，为封装一体化的电池后备供电的静态读写存储器。
它以高容量长寿命锂电池为后备电源,在低功耗的 SRAM芯片上加上可靠的数据保护电路所构成 。
其性能和使用方法与 SRAM一样,在断电情况下,所存储的信息可保存 10年 。
其缺点主要是体积稍大,价格较高 。
此外，还有一种 nvSRAM，不需电池作后备电源，它的非易失性是由其内部机理决定的。
已越来越多地取代 EPROM,并广泛应用于通信设备,办公设备,医疗设备,工业控制等领域 。
3,非易失性静态读写存储器 NVSRAM
2009-7-27 18
串行存储器是为适应某些设备对元器件的低功耗和小型化的要求而设计的。
主要特点：所存储的数据是按一定顺序串行写入和读出的,故对每个存储单元的访问与它在存储器中的位置有关 。
4,串行存储器
5.多端口存储器 MPRAM
多端口存储器是为适应更复杂的信息处理需要而设计的一种在多处理机应用系统中使用的存储器。
特点：有多套独立的地址机构 (即多个端口 )，
共享存储单元的数据 。
多端口 RAM一般可分为双端口 SRAM、
VRAM,FIFO,MPRAM等几类。
2009-7-27 19
表 8-4 常见存储器规格型号类型容量 SRAM EPROM EEPROM FLASH NVSRAM 双口 RAM
2 K× 8 6116 2716 2816 DS1213B 7132/7136
4 K× 8 2732 DS1213B
8 K× 8 6264 2764 2864 DS1213B
16 K× 8 27128
32 K× 8 62256 27256 28256 28F256 DS1213D
64 K× 8 27512 28512 28F512
128 K× 8 628128 27010 28010 28F010 DS1213D
256 K× 8 628256 27020 28020 28F020
512 K× 8 628512 27040 28040 28F040 DS1650
1 M × 8 6281000 27080 28080 28F080
2009-7-27 20
作业题
8-1
8-2
第 8章 存储器和可编程逻辑器件简介
8.1.3 存储器的应用
2,EPROM的应用
8.1.2 只读存储器（ ROM）
8.1 半导体存储器
8.1.4 其它类型存储器简介结束放映
2009-7-27 2
复习
RAM的优点？缺点？
存储器的容量如何计算？
RAM如何实现字位扩展？
2009-7-27 3
8.1.2 只读存储器（ ROM）
1,固定 ROM
只读存储器所存储的内容一般是固定不变的，
正常工作时只能读数，不能写入，并且在断电后不丢失其中存储的内容，故称为只读存储器。
ROM组成：
地址译码器存储矩阵输出电路图 8-4 ROM结构方框图
2009-7-27 4
地址译码器有 n个输入端,有 2n个输出信息,每个输出信息对应一个信息单元,而每个单元存放一个字,共有 2n个字 （ W0,W1,… W2n-1称为字线 ） 。
每个字有 m位,每位对应从 D0,D1,… Dm-1输出 （ 称为位线 ） 。
存储器的容量是 2n× m(字线 × 位线 )。
ROM中的存储体可以由二极管,三极管和 MOS
管来实现 。
2009-7-27 5
图 8-5 二极管 ROM 图 8-6 字的读出方法在对应的存储单元内存入的是 1还是 0，是由接入或不接入相应的二极管来决定的。
2009-7-27 6
存储矩阵为了便于表达和设计，通常将图 8-5简化如图 8-7 所示。
图 8-7 4× 4 ROM阵列图有存储单元地址译码器图 8-5 二极管 ROM
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在编程前，存储矩阵中的全部存储单元的熔丝都是连通的，即每个单元存储的都是 1。
用户可根据需要,借助一定的编程工具,将某些存储单元上的熔丝用大电流烧断,该单元存储的内容就变为 0,此过程称为编程 。
熔丝烧断后不能再接上，故 PROM只能进行一次编程。
2．可编程只读存储器（ PROM）
图 8-8 PROM的可编程存储单元
2009-7-27 8
3．可擦可编程 ROM（ EPROM）
最早出现的是用紫外线照射擦除的 EPROM。
浮置栅 MOS管 （ 简称 FAMOS管 ） 的栅极被
SiO2绝缘层隔离,呈浮置状态,故称浮置栅 。
当浮置栅带负电荷时,FAMOS管处于导通状态,源极－漏极可看成短路,所存信息是 0。
若浮置栅上不带有电荷,则 FAMOS管截止,源极－漏极间可视为开路,所存信息是 1。
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图 8-９ 浮置栅 EPROM
(a) 浮置栅 MOS管的结构 (b) EPROM存储单元带负电
-导通
-存 0
不带电
-截止
-存 1
2009-7-27 10
浮置栅 EPROM出厂时，所有存储单元的
FAMOS管浮置栅都不带电荷,FAMOS管处于截止状态。
写入信息时，在对应单元的漏极与衬底之间加足够高的反向电压，使漏极与衬底之间的 PN结产生击穿，雪崩击穿产生的高能电子堆积在浮置栅上，
使 FAMOS管导通。
当去掉外加反向电压后，由于浮置栅上的电子没有放电回路能长期保存下来，在的环境温度下，
７０％ 以上的电荷能保存 １０ 年以上。
如果用紫外线照射 FAMOS管 １０～３０ 分钟，
浮置栅上积累的电子形成光电流而泄放，使导电沟道消失,FAMOS管又恢复为截止状态。为便于擦除，
芯片的封装外壳装有透明的石英盖板。
2009-7-27 11
8.1.3 存储器的应用
2,EPROM的应用程序存储器、码制转换、字符发生器、波形发生器等。
例：八种波形发生器电路 。
将一个周期的三角波等分为 256份,取得每一点的函数值并按八位二进制进行编码,产生 256字节的数据 。 用同样的方法还可得到锯齿波,正弦波,阶梯波等不同的八种波形的数据,并将这八组数据共 2048
个字节写入 2716当中 。
2009-7-27 12图 8-13 八种波形发生器电路图波形选择开关
256进制计数器存八种波形的数据经 8位
DAC转换成模拟电压。
2009-7-27 13
S3 S2 S1 波 形 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
0 0 0 正弦波 000H～ 0FFH
0 0 1 锯齿波 100H～ 1FFH
0 1 0 三角波 200H～ 2FFH
┇ ┇ ┇
1 1 1 阶梯波 700H～ 7FFH
表 8-2 八种波形及存储器地址空间分配情况
S1,S2和 S3：波形选择开关 。
两个 16进制计数器在 CP脉冲的作用下，从 00H～
FFH不断作周期性的计数，则相应波形的编码数据便依次出现在数据线 D0～ D7上，经 D/A转换后便可在输出端得到相应波形的模拟电压输出波形。
2009-7-27 14图 8-14 三角波细分图下面以三角波为例说明其实现方法。
三角波如图 8-14所示,在图中取 256个值来代表波形的变化情况 。
在水平方向的 257个点顺序取值,按照二进制送入 EPROM2716（ 2K× 8位 ） 的地址端 A0～ A7,地址译码器的输出为 256个 （ 最末一位既是此周期的结束,
又是下一周期的开始 ） 。
由于 2716是 8位的,所以要将垂直方向的取值转换成 8位二进制数 。
2009-7-27 15
表 8-3 三角波存储表将这 255个二进制数通过用户编程的方法,写入对应的存储单元,如表 8-3所示 。 将 2716的高三位地址 A10A9A8取为 0,则该三角波占用的地址空间为
000H～ 0FFH,共 256个 。
2009-7-27 16
8.1.4 其它类型存储器简介
1,EEPROM
用电气方法在线擦除和编程的只读存储器。
存储单元采用浮栅隧道氧化层 MOS管 。
写入的数据在常温下至少可以保存十年，擦除 /
写入次数为 １ 万次～ 10万次。
2,快闪存储器 Flash Memory
采用与 EPROM中的叠栅 MOS管相似的结构，同时保留了 EEPROM用隧道效应擦除的快捷特性。理论上属于 ROM型存储器；功能上相当于 RAM。
单片容量已达 64MB,并正在开发 256MB的快闪存储器 。 可重写编程的次数已达 100万次 。
2009-7-27 17
由美国 Dallas半导体公司推出，为封装一体化的电池后备供电的静态读写存储器。
它以高容量长寿命锂电池为后备电源,在低功耗的 SRAM芯片上加上可靠的数据保护电路所构成 。
其性能和使用方法与 SRAM一样,在断电情况下,所存储的信息可保存 10年 。
其缺点主要是体积稍大,价格较高 。
此外，还有一种 nvSRAM，不需电池作后备电源，它的非易失性是由其内部机理决定的。
已越来越多地取代 EPROM,并广泛应用于通信设备,办公设备,医疗设备,工业控制等领域 。
3,非易失性静态读写存储器 NVSRAM
2009-7-27 18
串行存储器是为适应某些设备对元器件的低功耗和小型化的要求而设计的。
主要特点：所存储的数据是按一定顺序串行写入和读出的,故对每个存储单元的访问与它在存储器中的位置有关 。
4,串行存储器
5.多端口存储器 MPRAM
多端口存储器是为适应更复杂的信息处理需要而设计的一种在多处理机应用系统中使用的存储器。
特点：有多套独立的地址机构 (即多个端口 )，
共享存储单元的数据 。
多端口 RAM一般可分为双端口 SRAM、
VRAM,FIFO,MPRAM等几类。
2009-7-27 19
表 8-4 常见存储器规格型号类型容量 SRAM EPROM EEPROM FLASH NVSRAM 双口 RAM
2 K× 8 6116 2716 2816 DS1213B 7132/7136
4 K× 8 2732 DS1213B
8 K× 8 6264 2764 2864 DS1213B
16 K× 8 27128
32 K× 8 62256 27256 28256 28F256 DS1213D
64 K× 8 27512 28512 28F512
128 K× 8 628128 27010 28010 28F010 DS1213D
256 K× 8 628256 27020 28020 28F020
512 K× 8 628512 27040 28040 28F040 DS1650
1 M × 8 6281000 27080 28080 28F080
2009-7-27 20
作业题
8-1
8-2
