第7章 半导体存储器和可编程逻辑器件ppt课件.ppt

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1、数字电子技术及应用第7章半导体存储器和可编程逻辑器件概述7.1半导体存储器7.2可编程逻辑器件7.37.1概述半导体存储器和可编程逻辑器件(ProgrammableLogicDevice，PLD）都属于大规模集成电路（LSIC）或超大规模集成电路(VLSIC)。LSIC/VLSIC从应用角度可分为通用型、专用型、半定制专用型和用户可编程型四类。通用型器件和SSIC、MSIC一样，是已经定型生产的标准化、系列化产品。优点：集成度高、功能强、功耗小、价格便宜、适用面广；缺点是逻辑功能固定，开发研制费用较高。专用集成电路（Application-Specific

2、IntegrationCircuits，ASIC）是为某类专门设备或某种专门用途，由工厂根据用户的电路设计图专门定制的具有特定功能的集成块，只能用于一种或几种专用设备和系统中。这类芯片比通用型芯片更有利于缩小系统体积，减少信号连线，提高电路可靠性，且利于电路保密。缺点是设计、生产成本高，研制周期长，所以除大批量生产外一般很少采用。半定制专用型芯片（Semi-CustomApplication-SpecificIntegrationCircuits，SCASIC）是介于通用型和专用型之间的一种LSIC／VLSIC。较典型的有门阵列（GateArray，GA）

3、和标准单元（StandardCell，SC）两种。这种芯片的研制工作通常是在用户和厂家的密切协作下完成的。用户可编程型电路，是一种可由用户自己定义或改写功能的逻辑器件，称为可编程逻辑器件（PLD）。利用PLD进行逻辑设计，不仅设计灵活方便，而且具有较理想的性价比，较高的性能指标，较低的风险和较短的设计周期，特别适于需要反复调试、修改的研制性设计。PLD是20世纪70年代发展起来的一种新型LSIC／VLSIC逻辑器件。从那时以来，它大体经历了PROM、PLA、PAL、GAL、EPLD、FPGA和CPLD等发展过程。其中PROM、PLA、PAL和GAL通常称为

4、简单可编程逻辑器件（SimplePLD，SPLD）或低密度可编程逻辑器件（LowDensityPLD，LDPLD），而EPLD、FPGA和CPLD则被称为高密度可编程逻辑器件（HighDensityPLD，HDPLD）。7.2半导体存储器能存储大量二值信息的器件存储器的容量：存储器的容量=字数（m）×位数（n）例：210×8性能指标存储容量存储时间分类只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）随机存取存储器（RandomAccessMemory，RAM）7.2.1随机存取存储器（RAM）1．RAM的基本结构存储单元有静态存储单元和动态存储单元两种

5、。（1）存储矩阵①静态随机存储器(SRAM)的存储单元采用CMOS工艺的SRAM不仅正常工作时功耗很低，而且还能在降低电源电压的状态下保存数据，这一特点使它在交流供电电源掉电后可用后备电池继续供电，以保持存储器中的数据不致丢失。这就在一定程度上弥补了半导体随机存储器数据易失的缺点。②动态随机存储器(DRAM)的存储单元RAM的动态存储单元是利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理制成的。（2）地址译码器地址译码器就是用于实现对RAM芯片中字单元的选择，即地址选择。由于RAM芯片的存储容量一般都很大，所以地址译码器多采用双译码结构，即将输入地址分为两部分，分别

6、由行译码器和列译码器进行译码。2.集成RAM芯片RAM芯片举例MCM6264是CMOS静态RAM。存储容量：213×8=8K×8（位）7.2.2只读存储器1．ROM的基本结构存储容量：2n×m（位）实际上，ROM的地址译码器就是由大量“与”门组成的，称为“与”阵列；而存储矩阵则由大量“或”门组成，称为“或”阵列。任何逻辑函数写成最小项表达式后都是若干个最小项之和，所以利用上述ROM结构，可以实现任意包含n变量的逻辑函数。由此可见，ROM不仅可作为只读存储器使用，也可用于实现任意组合逻辑函数。图中，“与”阵列包含2n个n端输入“与门”，产生2n个输出，每个输

7、出代表一个包含n变量A0～An-1的最小项。“或”阵列包含的“或”门个数就是ROM的输出端数，即存储字的位数m，每个“或”门输出端得到的是若干个最小项之和。4×4位MOS场效应管ROMROM电路中每个位单元所存储的数据，是以该单元是否设置MOS场效应管（也可以是二极管或双极型三极管）来表示的，设置了管子表示存入“1”，未设置管子表示存入“0”（当然也可以相反）。ROM的分类按或阵列所用器件类型不同，有二极管ROM、双极型三极管ROM和MOS场效应管ROM之分。根据存储内容写入方式的不同，可分为固定ROM，也称掩膜ROM可编程ROM（PROM）可擦除可编程R

8、OM：有光擦除（EPROM）和电擦除（E2PROM）两种。特点：出