数字电子技术 教学课件 作者 王平 主编第7章.ppt

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1、数字电子技术案例式教学第7章半导体存储器知识点：ROM、RAM的结构、分类、工作原理及应用能力点：ROM的应用及RAM的结构及容量扩展主要内容7.1只读存储器（ROM）7.2随机存取存储器(RAM)7.1只读存储器（ROM）7.1.1案例：音乐门铃7.1.2只读存储器及其分类7.1.3只读存储器的结构和工作原理7.1.4ROM应用案例7.1.1案例：音乐门铃自然界的声音是稍纵即逝的，人类想了很多办法来保留存储它们，这样可以在任何需要的时候播放出来，这种留声的媒介曾经有过黑胶唱片、胶片、磁带、激光唱片等等，这些媒介都需要精密复杂

2、的机械传动装置来配合，大多体积较大，控制不够灵活，使用寿命有限。现在我们可以采用无任何机械的半导体存储电路去完成语音信号的存储和还原，这类集成电路叫做语音集成电路，下面介绍一款用语音集成电路制作的音乐门铃，客人来访时，按一下按钮，门铃就会奏出音乐。电路图如图7.1所示。它的核心器件是一块音乐集成电路IC，型号为HY-1,其内部已经集成了振荡器、存储器、控制器和放大器。R是IC外接振荡电阻，它直接焊接在IC芯片上，它的阻值的大小能改变奏曲速率，即改变乐曲鸣奏时间的长短。C是防干扰电容，可采用0.01微法磁片电容。7.1.2只读存

3、储器及其分类在音乐门铃电路中，音乐被存储在芯片中，电路只需读出音乐便可完成其功能，一般用户不能对音乐进行修改，这种存储器称为只读存储器（ROM）。按存储器功能的不同，ROM分为掩膜ROM（简称MaskROM或ROM）、可编程ROM（简称PROM）、光可擦除可编程ROM（简称EPROM）、电可擦除可编程ROM（简称EEPROM）和快闪存储器五种。7.1.3只读存储器的结构和工作原理1．掩膜只读存储器—ROM掩膜ROM又称内容固定的ROM，其存储的内容是固定不变的，厂方根据用户提供的程序设计光刻掩膜板，在制作芯片时一次成型，使用时

4、无法再更改。ROM的电路结构主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部分组成。其结构框图如图7.2所示。2．可编程只读存储器—PROMPROM（ProgrammableRead-OnlyMemory）是一种一次性可编程只读存储器，可由用户自己将编写的程序写入存储器，即一次性写入信息。信息写入后只能读出，不能修改。PROM常采用二极管或三极管做基本存储电路，图7.5是一种由三极管组成的基本存储电路。三极管的集电极接电源VCC，基极接字线，发射极通过一个熔丝接位线。PROM在出厂时，三极管阵列的熔丝均为完好状态，相当于所有基本存储

5、电路的存储数据为“1”。因此，写入数据的过程实际上就是将相应的基本存储电路由“1”变“0”的过程。当用户写入数据时，通过编程地址选中相应的字线，使之变为高电平。若在某位写“0”，写入逻辑使相应的位线呈低电平，三极管导通，较大的电流将熔丝烧断，即存入“0”。3．光可擦除、可编程只读存储器-EPROMEPROM是一种光可擦除、可编程只读存储器，可进行多次改写。使用时可通过紫外线照射将EPROM存储的内容擦除，然后用编程器写入新的信息。在奔腾Ⅱ代以前的计算机中用来存储BIOS程序的ROM就是采用这种芯片。4．电可擦除、可编程只读存储

6、器-EEPROMEPROM虽然可多次擦除、重新编程使用，但芯片写入时，即使只写错一位，也必须将整个芯片擦掉重写。且擦除时需要专用紫外线灯照射，这在实际使用中是非常不方便的。而在实际使用中，往往只需要改写几个字节的内容即可。因此，多数情况下需要以字节为单位擦写。EEPROM的种类较多，如ATMEL公司的AT24C04，存储容量4KB；AT24C08，存储容量8KB；AT24C1024，存储容量1024KB。5．闪速只读存储器-FlashROMFlashROM是在EPROM和EEPROM技术基础上发展的一种新型半导体存储器。既有E

7、PROM价格便宜、集成度高的优点，又有EEPROM的电可擦除、可重写性和非易失性。其擦除、重写速度快。传统的EEPROM芯片只能按字节擦除，而FlashROM每次可擦除一块或整个芯片。块的大小视生产厂商的不同而有所不同。FlashROM的读和写操作都是在单电压下进行，属于真正的单电压芯片。FlashROM的种类较多，如ATMEL公司的AT29BV010A，存储容量1MB；AT29BV020，存储容量2MB；AT29BV040A，存储容量4MB。7.1.4ROM应用案例分析ROM的工作原理可知，ROM中的地址译码器可产生地址变量

8、的全部最小项，能够实现地址变量的与运算，即字线W与地址变量A0A1存在与逻辑关系，而ROM中的存储矩阵可实现有关最小项的或运算，即输出数据D与地址变量的有关最小项存在或逻辑关系。由于任何组合逻辑函数都可变换为标准与—或表达式。因此，从理论上说，利用ROM可以实现任何组合逻辑函