数字电路第7章半导体存储器

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1、第七章半导体存储器§7.1概述§7.2只读存储器（ROM）§7.3读写存储器（RAM）§7.4存储器容量的扩展§7.5用存储器实现组合逻辑函数10/9/20211阜师院数科院§7.1概述半导体存储器是用来存储二值数字信息的大规模集成电路。在电子计算机以及其他一些数字系统的工作过程中，都需要对大量的数据进行存储。因此，存储器也就成了这些数字系统不可缺少的组成部分。因为半导体存储器的存储单元数目极其庞大而器件的引脚数目有限，所以在电路结构上就不可能像寄存器那样把每个存储单元的输入输出直接引出。为了解决这个矛盾，在存储器中给每个存储单元编了一个地址，只有被输入地址

2、代码指定的那些单元才能与公共的输入/输出引脚接通，进行数据的读出和写入。由于计算机处理的数据量越来越大，运算速度越来越快，这就要求存储器具有更大的存储容量和更快的存取速度。所以通常把存储量和存取速度作为衡量存储器性能的重要指标。（如109位/片，10ns）10/9/20212阜师院数科院存储器实际上是将大量存储单元按一定规律结合起来的整体，它可以被比喻为一个由许多房间组成的大旅馆。每个房间有一个号码(地址码)，每个房间内有一定内容(一个二进制数码，又称一个“字”)。半导体存储器的种类很多，从存储功能上讲，可分为只读存储器（ReadOnlyMemory，简称R

3、OM）和随机存储器（RandomAccessMemory，简称RAM）两大类。从构成元件来说，又分为双极型和MOS型。但鉴于MOS电路具有功耗低，集成度高等优点，目前大容量的存储器都是采用MOS电路制作的。10/9/20213阜师院数科院7.2只读存储器(ROM)7.2.1掩模只读存储器在采用掩模工艺制作ROM时，其中存储的数据是由制作过程中使用的掩模决定的。这种掩模板是按照用户的要求而专门设计的。因此，掩模ROM在出厂时内部存储的数据就已经“固化”在里面了，不可更改。ROM的电路结构包含存储矩阵、地址译码器和输出缓冲器三个部分。10/9/20214阜师院数

4、科院A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC译码器K:输出控制端存储矩阵输出电路位线字线A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0译码器10/9/20215阜师院数科院A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC译码器K:输出控制端假设：A1A0＝1110001100二极管或门10/9/20216阜师院数科院A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC译码器K:输出控制端1100二极管或门1当某一字线被选中时，这个字线与位线间若接有二极管，则该位线输出为1。10/9/20217阜师院数科院假设：A

5、1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC译码器K:输出控制端0101A1A0＝1010/9/20218阜师院数科院假设：A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC译码器K:输出控制端0101A1A0＝0110/9/20219阜师院数科院假设：A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC译码器K:输出控制端0011A1A0＝0010/9/202110阜师院数科院000101111111111000000001地址A1A0D3D2D1D0内容位线A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D

6、0-VCC译码器K:输出控制端字线输入任意一个地址码，译码器就可使与之对应的某条字线为高电平，进而可以从位线上读出四位输出数字量。10/9/202111阜师院数科院左图是使用MOS管的ROM矩阵：有MOS管的单元存储“1”，无MOS管的单元存储“0”。…...图7.2.3用MOS管构成的存储矩阵10/9/202112阜师院数科院7.2.2可编程只读存储器(PROM)有一种可编程序的ROM，在出厂时全部存储“1”，用户可根据需要将某些单元改写为“0”,然而只能改写一次，称其为PROM。若将熔丝烧断，该单元则变成“0”。显然，一旦烧断后不能再恢复。前两种存储器的

7、存储内容在出厂时已被完全固定下来，使用时不能变动，称为固定ROM。10/9/202113阜师院数科院图7.2.5PROM管的结构原理图编程时首先应输入地址代码，找出要写入0的单元地址。然后使VCC和选中的字线提高到编程所要求的高电位，同时在编程单元的位线上加入编程脉冲（幅度约20V，持续时间约十几微秒）。这时写入放大器AW的输出为低电平，低内阻状态，有较大的脉冲冲击电流流过熔丝，将其熔断。10/9/202114阜师院数科院PROM中的内容只能写一次，有时仍嫌不方便，于是又发展了一种可以改写多次的ROM，简称EPROM。它所存储的信息可以用紫外线或X射线照射檫

8、去，然后又可以重新编制信息。存储容量：是ROM的主要