数字电子技术基础PPT第7章 存储器ppt课件.ppt

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1、第7章存储器存储器是一种能存储大量二进制信息的电子器件，它是由许多存储单元组成的。每个存储单元都有唯一的地址代码加以区分，能存储1位（或1组）二进制信息，存储器被大量用在嵌入式（单片机）系统中。本章主要介绍只读存储器与随机存储器的结构、工作原理与实际的存储器7.1只读存储器7.1.1只读存储器概述只读存储器（ROM）的特点是存储单元断电后，数据不会丢失。1．不可写入数据的只读存储器（1）二极管ROM以二极管作为存储单元的存储器。（2）掩模存储器（MROM，MaskROM）掩模只读存储器是数据在存储器的制作过程中就永久地保存在存储阵列中的只读存储器

2、。2．可写入数据的存储器（1）一次编程存储器（PROM，ProgrammableROM）一次编程存储器是用户使用专用编程设备可以进行一次编程的只读存储器。（2）可擦除存储器（EPROM，ErasableProgrammableROM）可擦除只读存储器，常用的紫外线可擦除可编程只读存储器（UVEPROM）是可用紫外线擦除数据、用专用编程设备写入数据的只读存储器。擦除数据时，需要将该存储器芯片用紫外光照射几十分钟。（3）电擦除存储器（E2PROM，ElectricalErasableProgrammableROM）电可擦除可写入的只读存储器，是电擦除

3、、写入数据的只读存储器。数据的擦除与写入在毫秒数量级。（4）快闪存储器（FLASHROM）快闪电可擦除、写入存储器，是读写速度更快、容量更大的电可擦除可写入的只读存储器。7.1.2不可写入数据的ROM1．不可写入数据的ROM不可写入数据的ROM结构如图7-1所示。该存储器由地址译码器、存储单元矩阵和输出控制电路组成。用二极管作为存储单元实现的ROM存储器如图7-3所示。2．掩模存储器MROM掩模存储单元结构存储器中的数据是在存储器工厂生产存储器时，通过工艺手段保存在存储器中的，因此需要用户向存储器生产工厂提供写入存储器中的数据。（1）NOR型MR

4、OM例如，只有W1=1时，有MOS管的地方位线接地，无MOS管的地方，位线为高电平，位线输出0101。对于其他情况有：只有W2=1时，位线输出为0011；只有W3=1时，位线输出为1001；只有W4=1时，位线输出为0110。（2）与非（NAND）结构的MROM例如，当只有字线W1为0，其他字线为1时，由于与W3相连的MOS管导通，所以位线C1输出0；由于与W1相连的MOS管不导通，位线C2输出1；由于与W2和W4相连的MOS管导通，位线C3输出0；由于与W1相连的MOS管不导通，位线C4输出1。因此位线输出为0101。对于其他情况有：只有W2=

5、0时，位线输出为0011；只有W3=0时，位线输出为1001；只有W4=0时，位线输出为0110。7.1.3可写入数据的ROM1．可写入数据ROM组成（1）地址译码器为减少译码器输出线的根数，采用行列双译码方式。（2）存储单元由于存储矩阵中的存储单元可以写入数据，因此常用熔丝、浮置栅极场效应管等实现。（3）读擦写控制电路除像不可写入数据的ROM一样实现读数据操作之外，还有写数据操作。（4）充电泵电路充电泵电路用于提高存储器的擦写电压到8～12 V，满足擦除与写入数据的需求。2．可写入数据ROM中的存储单元（1）可一次编程存储器PROM熔丝存储单元

6、结构的一次编程只读存储单元如图7-8所示。可以看出，每个存储单元中都有连接MOS管源极和位线的熔丝，该熔丝通表示存储1，熔丝断表示存储0。（2）紫外线擦除电编程的存储器UVEPROMUVEPROM使用浮置栅极注入MOS管作为存储单元。浮置栅极周围都是氧化物绝缘材料，因而与外界没有任何导电连接，所以可以长时间地保存电荷。浮置栅极中是否存有电荷来表示数据，编程过程是在浮栅注入管的漏极与控制栅极上加高电压，使源极与漏极之间出现雪崩击穿产生热电子，在控制栅极高电压的作用下，电子进入浮置栅极，使正常的控制栅极电压不能使浮栅注入管导通。擦除过程是用紫外线通过

7、封装表面的透明石英玻璃窗照射存储单元，使氧化层产生电子-空穴对，为栅极电荷放电提供放电通道，使电荷消失，这样正常的栅极电压就可以使浮栅注入管导通。（3）电擦除的可编程只读存储器（E2PROM）E2PROM的存储单元中采用了一种叫做浮栅隧道MOS管，结构和符号见图7-10。浮栅隧道管是N沟道增强型MOS管，有两个栅极——控制栅极Gc和浮置栅极Gf。该管的浮置栅与漏区之间有一个氧化层极薄的区域，这个区域称为隧道区，当隧道区的电场强度大于107V/cm时，就会形成导电隧道，电子可以双向通过，形成电流，这种现象称为隧道效应。用浮栅隧道管组成的存储单元，其

8、中T1管是浮栅隧道管，T2的作用是使浮栅隧道管与位线连接。擦除时，在浮栅隧道管的控制栅极Gc加20 V电压，使浮栅隧道管漏极接地，在强电