Программируемая матричная логика (ПМЛ)
Следует заметить, что не всегда в литературе различают понятия ПЛМ и ПМЛ, объединяя оба типа этих устройств под термином ПМЛ. Тем не менее, ПМЛ имеет значительные отличия. В качестве примера рассмотрим микросхему ПМЛ 1556XП4, обозначение которой показано на рисунке 4.32, а структурная схема – на рисунке 4.33.
Различные микросхемы ПМЛ имеют различную структуру и возможности.
В большинстве случаев ПМЛ представляет собой несколько одноразрядных ПМЛ, охваченных обратными связями (ОС). Именно наличие ОС является характерной особенностью ПМЛ и, позволяет строить не только комбинационные схемы, но и различного рода автоматы, выполняющие последовательность операций (функций).
Из-за ОС обязательно использование регистра (динамического). Наличие З-го состояния на выходе позволяет подавать сигналы на шину D. Во многих случаях ПМЛ имеют только часть двунаправленных разрядов данных, чтобы иметь возможность подавать сигналы только на некоторые разряды данных D.
Репрограммируемые ПЗУ
Репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ) допускают многократное программирование пользователем. Число циклов программирования лежит в пределах 20 – 10000 и более. По англ. – EPROM (Erasable PROM., т.е. «стираемые ПЗУ»).
РПЗУ существует несколько типов:
- СППЗУ (EPROM) – стираемые программируемые ПЗУ;
- ЭСППЗУ (EEPROM) – электрически стираемые программируемые ПЗУ;
- FLASH – память.
|
|
|
А) Электрически стираемые ППЗУ
В ЭСППЗУ возможно стирание и программирование ПЗУ электрическими сигналами. В них используется элементы памяти на МОП - транзисторах, обладающие тем свойством, что пороговое напряжение отпирания транзистора может изменяться.
Элемент памяти со структурой nМНОП показан на рисунке 4.34.
Обозначения:
С - сток,
И – исток,
З – затвор,
М – металл,
О – оксид кремния,
П – полупроводник,.
Н - нитрид кремния.
Элемент памяти со структурой ЛИЗМОП. (МОП-транзистор с лавинной инжекцией заряда, рисунок 4.35).
ПЗ – плавающий затвор
.
Оба эти ЭП представляют собой разновидности МОП-транзисторов и работают сходным образом. В области Н (или на плавающем затворе – ПЗ) могут скапливаться электроны. Например, при подаче на затвор импульса достаточно большого положитель-ного напряжения, электроны из области подложки под действием электрического поля скапливаются в области затвора. При этом происходит обеднение канала электронами, что приводит к увеличению порога отпирания транзистора, и его проходная характеристика смещается вправо.
|
|
|
При подаче отрицательного импульса происходит вытеснение электронов в область подложки, и характеристика смещается влево.
Для изменения порогового напряжения необходимо использовать импульсы большого напряжения (20-24 В). При обычном считывании характеристика транзистора не меняется. При чтении на затвор подаётся какое-то среднее напряжение считывания - Uсчит. В зависимости от места скопления электронов, считывается значение «0» или «1» (рисунок 4.36)
Электрическая схема элемента памяти показана на рисунке 4.37.
ЭП – транзистор VT1 (обратите внимание на обозначение транзистора nМНОП), а VT2 – транзисторный ключ, отпираемый при выборе соответствующего столбца матрицы элементов памяти.
Из сказанного выше следует, что для стирания и программирования информации необходимо применять напряжение 20-30 В различных полярностей. Но используются физические принципы позволяющие применять напряжение программирования +20-24 В.
Микросхемы рМНОП требуют двух источников питания: +5 и -20 В, поэтому получили гораздо меньшее распространение.
Микросхемы ЭСППЗУ обозначается буквами РР. Рассмотрим одну их них на примере 558РР3. (рисунок 4.38). Ёмкость микросхемы: 8Кх8
|
|
|
Микросхема 558РР3 – 3У синхронного типа: запись во внутренний регистр адреса происходит по заданному фронту сигнала CS (смотреть параграф «Статическое ОЗУ).
OE = «0» - разрешение чтения данных,
ОЕ = «1» - на выходе третье состояние.
При необходимости записи новых данных, сначала производят стирание всей информации, затем - запись.
Режим стирания
Стирание происходит сразу для всей информации. При этом во всех элементах памяти устанавливается «0». Временная диаграмма показана на рисунке 4.39. Для стирания необходимо подать «0» на вход ER (Erase - стирание).
Режим записи:
Запись производится в каждый элемент памяти., при этом в него записывается «1». Для записи необходимо подать на вход программирования (PR).логический «0». Временная диаграмма показана на рисунке 4.40.
Запись установленного адреса ячейки памяти производится задним фронтом сигнала CS, а запись данных – задним фронтом сигнала ОЕ.
Пример: Сколько времени необходимо, чтобы записать данные во все ячейки данной микросхемы?
|
|
|
8К= 8192 х 5мс = 40,96 с = 41 с.
Б) Стираемые ППЗУ
Стираемые ППЗУ (СППЗУ) во многом аналогичны ЭСППЗУ. В них используются элементы памяти ЛИЗМОП. Запись аналогична микросхемам ЭСППЗУ.
Основные отличия заключаются в том, что стирание производится ультрафиолетовым излучением (УФ). Для этой цели в микросхеме имеется прозрачное окно. Для стирания информации необходимо поместить микросхему на расстояние нескольких сантиметров от УФ лампы. Для стирания информации необходимо примерно 30 минут. Затем окошко обычно заклеивают во избежание попадания света. После стирания в ППЗУ записаны все «1». Некоторые (редкие) СППЗУ стираются рентгеновским излучением.
В качестве примера рассмотрим ИМС 573РФ8 (микросхемы ППЗУ с УФ стиранием обозначаются буквами РФ). Данная микросхема является асинхронным ЗУ (условное изображение показано на рисунке 4.41).
CS = «0» – разрешение записи.
ОЕ = «0» – разрешение чтения.
В обычном режиме считывания – ОЕ = CS = «0».
Достоинством ППЗУ с УФ стиранием является, прежде всего, более простая технология. Такие микросхемы ПЗУ являются самыми дешёвыми. В определённом смысле, достоинством является и то, что для стирания не требуется специальных схем и сигналов управления.
В остальном СППЗУ хуже ЭСППЗУ по следующим причинам:
1. Из-за попадания солнечного света или люминесцентного излучения возможно изменение информации. По этой причине СППЗУ с УФ стиранием являются неимение надёжными. Во многих случаях (например в военной или другой специальной технике) использование их в серийных изделиях запрещено. Часто их используют при проектировании в процессе отладки (как наиболее дешёвые), а в изделиях устанавливают ППЗУ или МПЗУ, имеющие аналогическую разводку контактов.
2. СППЗУ имеют значительно меньшее число циклов программирования (20 - 100) в отличие от ЭСПЗУ (свыше 10000).
3. СППЗУ не допускают избирательного стирания информации в отличии от некоторых ЭСППЗУ.
4. СППЗУ имеет значительно большее время стирания.
5. СППЗУ нельзя перепрограммировать без изъятия из контактного устройства.
FLASH -память
FLASH-память – наиболее современный тип полупроводниковых ЗУ, появился в 1989 г. Ежемесячный прирост её производства составляет 200%. Возможно, она вскоре вытеснит остальные виды ЗУ на микросхемах.
FLASH-память является разновидностью ЭСППЗУ, но использует особую технологию, позволяющую стирать информацию блоками, а не всю целиком, что делает процесс записи значительно более эффектным. FLASH -память использует ЭП с плавающим затвором. При стирании в микросхему (блок) заносится все «1».
Последние поколения FLASH-памяти позволяют производить запись, используя Uпрог= +5В. При появлении микросхем FLASH-памяти, позволяющих стирать и записывать информацию в отдельных ЯП., они практически будут работать как ОЗУ, но с возможностью хранения информации при отключении питания.
Многие микросхемы FLASH-памяти (а также некоторые DRAM) имеют встроенные автоматы (программируемые контроллёры), позволяющие упростить интерфейс работы с ними и использовать минимум управляющих сигналов.
Рассмотрим распространяемые микросхемы FLASH-памяти – 28FXX, с ёмкостью (256К – 1М) х (8-16). Например: ИМС 28F008 1Мх8 (рисунок 4.42). Микросхема имеет 40 контактов.
Некоторые особенности и сигналы
- PWD - power down – режим микропотребления. Сигнал PWD=«0» прерывает любой режим, ШД - в третьем состоянии.
- CE – Chip Enable – аналог сигнала CS.
Рассмотрим таблицу истинности:
| PWD | CE | OE | WE | D | Режим |
| 0 | X | X | X | Z | микропотребление |
| 1 | 1 | X | X | Z | хранение |
| 1 | 0 | 1 | 1 | Z | хранение |
| 1 | 0 | 0 | 1 | D0 | чтение |
| 1 | 0 | 1 | 0 | D1 | запись |
Микросхема имеет 16 блоков по 64Кх8.
Сигналы управления СЕ, ОЕ, WE соответствуют обычному микропроцессорному интерфейсу, используемому для работы с ОЗУ. При помощи блока CUI (Command Unit Interface – командный интерфейс пользователя) эти сигналы преобразуются в сигналы, управляющие работой ИМС.
Работой микросхемы управляет внутренний автомат записи WSM (Write State Machine). Микросхема имеет свою систему команд и, фактически является контроллером. Под записью (смотри таблицу истинности) в данном случае подразумевается запись команд и данных.
Сигнал RY / BY (READI / BUSY) равен «0», когда WSM выполняет какие-то операции и в режиме микропотребления.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 246; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!