电子技术 基础篇 第二版 —高职电子信息—李春林 鲍祖尚第9章 大规模集成电路.ppt

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1、第9章大规模集成电路本章导读通过本章的学习，使读者：1.ROM的分类、结构及工作原理;2.RAM的分类、结构及工作原理;3.可编程逻辑器件的结构及应用。9.1只读存储器（ROM）ROM存储的信息是非易失的。也就是说，掉电后再上电，存储内容不会改变。编程后用于用户系统中时，其内容只能读出、不能写入。一般用于存放固定不变的程序和数据。结构简单位密度高非易失性可靠性高特点1.掩膜型ROM2.可编程ROM3.可擦除可编程ROM4.电可擦除可编程ROM分类9.1.1掩膜型ROM［固定ROM］（ReadOnlyMemory）掩膜型ROM芯片所存储

2、的信息是由厂家写入，用户无法进行任何修改。这些管子是制造时由二次光刻版的图形（掩膜工艺）决定的，故称为掩膜ROM。这种类型存储器的基本存储电路可由二极管、晶体管、MOS管构成。2×2位掩膜ROM电路原理图9.1.2可编程ROM———PROM（ProgrammableROM）PROM一般由二极管矩阵组成，也可由MOS管或三极管矩阵组成。用户写入信息时，由特殊电路将存放“0”的单元通以大电流，使熔丝熔断，存“1”时单元保持通态，或相反。这样就实现了用户一次性编程。因熔丝熔断后，再不能恢复，所以信息写入后不能再更改。ROM电路原理图9.1.

3、3可擦除可编程ROM———EPROM（ErasablePROM）1.基本存储电路EPROM是一种可多次擦除和重复写入的ROM。这种EPROM存储电路芯片上方有“窗口”，当用紫外线通过这个窗口照射时，所有电路中的浮栅上的电荷形成光电流泄漏走，从而把写入的信息擦去（内容全“1”），以便重新编程。这一过程通常由专用设备（EPROM擦除器）完成，然后用EPROM写入器实现编程。EPROM的基本存储电路9.2可编程逻辑器件（PLD）用户在设计开发软件（或编程器）的辅助下就可以对PLD器件编程，使之实现所需的组合或时序逻辑功能，就是PLD最基本的

4、特征基本门可编程和不可编程示意图PLD的编程是通过熔丝的连接或断开来实现的9.2可编程逻辑器件（PLD）阵列结构PLD———SPLD中的与阵列和或阵列可以由晶体三极管组成（双极型），更多的是MOS场效应管组成（MOS型）。二极管构成的门阵列结构9.2可编程逻辑器件（PLD）类型阵列输出方式与或PROM固定可编程TS，OCPLA可编程可编程S，OC，寄存器PLA可编程固定S，OC，寄存器GAL可编程固定可由用户定义四种SPLD器件结构特点SPLD采用的逻辑符号与门的三种简化表示法阵列图9.2.1用PROM实现组合逻辑电路例9.2.2试用

5、适当容量的PROM实现四位二进制码到Gray码的变换器（实现组合逻辑电路）。用PROM实现组合逻辑函数的主要不足之处是芯片面积的利用率不高，其原因是PROM的与阵列是全译码器，它产生了全部最小项。事实上，大多数组合函数并不需要所有的最小项。为提高芯片面积利用率，又开发了一种与阵列也可编程的PLD-PLA。9.2.2可编程逻辑阵列器件1.PLA的结构典型的PLA阵列图（6×3）9.2.2可编程逻辑阵列器件2.用PLA实现组合逻辑电路任何组合函数均可采用组合型PLA实现。为减小PLA的容量，需对表达式进行逻辑化简。例9.2.3试用PLA实

6、现例9-2要求的四位二进制码到Gray码的变换器。（1）为尽可能的减小PLA的容量，应先化简多输出函数，并获得最简表达式.（2）选择PLA芯片实现变换器。9.2.3可编程阵列逻辑器件（PAL）PAL与其他PLD器件一样包含一个与阵列和一个或阵列，主要特征是与阵列可编程，而或阵列固定不变。PAL器件制造工艺有TTL、CMOS和ECL三种。TTLPAL速度高，在这三者中使用较广;CMOSPAL功耗低;ECLPAL速度特别高，能满足特殊需要。9.2.4通用阵列逻辑器件（GAL）作为可编程器件的GAL，它在基本阵列结构上沿袭了PAL的与、或结

7、构，由可编程与阵列驱动可编程或阵列。与PAL相比，GAL的输出部分配置了输出逻辑宏单元OLMC（OutputLogicMacroCell），对OLMC进行组态，得到不同的输出结构，使得这类器件比输出部分相对固定的PAL芯片更为灵活。GAL的OLMC，可由设计者组态为五种结构:专用组合输出、专用输入、组合I.O、寄存器时序输出和寄存器I.O。因此，同一GAL芯片，既可实现组合逻辑电路，也可实现时序逻辑电路，为逻辑设计提供了方便。9.3随机存储器（RAM）9.3.1静态随机存储器—SRAM的结构静态随机存储器—SRAM主要由存储体和外围电

8、路构成。静态RAM的基本结构框图9.3.1静态随机存储器—SRAM的结构1.存储体一个基本存储电路能存储1位二进制数，而一个8位的二进制数则需8个基本电路。一个容量为M×N（如64K×8bit）的存储器则包含M×N个基本