Статическое озу. Структурная схема. Временные диаграммы. Уго
По способу хранения информации ИМС ЗУ подразделяются на статические и динамические.
В статистических БИС ЗУ элементы памяти реализуются на триггерных схемах, что позволяет использовать потенциальное управление и дает возможность считывать информацию без разрушения.
В динамических БИС ЗУ используются для хранения запоминающие конденсаторы, что предполагает обязательное восстановление информации, т.е. регенерацию состояний элементов памяти. В современных БИС режим регенерации либо совмещен с режимом обращения к элементу памяти, либо БИС имеет встроенную систему регенерации.
Отечественная промышленность выпускает ряд серий ИМС статических БИС ОЗУ: 132, 134, 541, 537, 565РУ2
В качестве примера приведено УГО БИС ОЗУ КР132РУ6А (n-МОП) и КР541РУ3 (И2Л) емкостью 16 кбит и организацией 16384Х1 (рис. 152, а)
Рис. 152
Ниже для сравнения приведены основные параметры приведенных БИС ОЗУ.
132 серии 541 серии
tв=45 нс tв=150 нс
tу=75 нс tу=170 нс
Рхр=140 мВт Рхр=200 мВт
Рвыр=440 мВт Рвыр=565 мВт
КР537РУ8А(КМОП) - ИМС ОЗУ емкостью 2кбайта, организация 20488 - 2кбайта
На рис. 152, б приведено УГО БИС ОЗУ КР537РУ8А (КМОП) емкостью 2 кбайта и организацией 2048Х8. Основные параметры ИМС: tв=220 нс, tу=350 нс, Рхр=6 мВт, Рвыр=160 мВт.
Классификации генераторов сигналов
Генераторы преобразуют энергию источника питания в энергию периодических или квазипериодических электрических колебаний. Основное назначение генераторов в схемотехнике - это формирование импульсов начальной установки и синхронизации, управляющих сигналов различной формы и длительности.
Все многообразие генераторов можно подразделить на следующие типы:
- генераторы прямоугольных импульсов;
- генераторы линейно-изменяющегося напряжения (ЛИН);
- генераторы ступенчато-изменяющегося напряжения;
- генераторы синусоидальных колебаний.
Для получения незатухающих колебаний во всех генераторах либо используются полупроводниковые элементы, имеющие на своих ВАХ участки с отрицательным дифференциальным сопротивлением (тиристоры, однопереходные транзисторы, туннельные диоды), либо в схеме используется положительная обратная связь (ОС). Цепь положительной обратной связи должна обеспечивать баланс фаз между Uвх и Uвых и, кроме того, иметь элемент, накапливающий энергию (например, конденсатор). Если такой элемент в ОС отсутствует, то генератор превращается в триггер.
Мультивибраторы в автоколебательном режиме
Рис.161
На рис.161 представлены схема и временные диаграммы автоколебательного мультивибратора на логических элементах. Схема включает в себя два усилителя (логические элементы DD1 и DD2), соединенных цепями положительной ОС (цепи R12, C2 и R22, C1).
В момент подачи питания UвхDD1 = UвхDD2 = U0 (Uвых1 = Uвых2 = U1). Предположим, что начинает заряжаться конденсатор C2 по цепи + Uп - Вых.DD1 - C2 - R2 - общий. Ток заряда C2 создает на R2 падение напряжения UR2 = U1 на входе DD2, что открывает DD2, т.е. UвыхDD2 = U0. По цепи обратной связи через дифференцирующую цепь C1R1 этот перепад поступает на вход DD1, в результате UвыхDD1 = U1. С этого момента мультивибратор переходит в одно из временно устойчивых состояний, период которого определяется зарядом C2. По мере заряда C2, ток заряда уменьшается, уменьшается и UR2. Как только UR2 окажется меньше порогового значения для DD2, т.е. UR2 = U0, DD2 закрывается и UвыхDD2U1. Этот перепад поступает на вход DD1, DD1 открывается и UвыхDD1U0. Этот переход происходит лавинообразно из-за положительной обратной связи. Мультивибратор переходит во второе временное устойчивое состояние: UвыхDD1 U0 UвыхDD2 = U1, начинается заряд C1 и разряд C2. Разряд конденсатора осуществляется быстрее, так как на входах ЛЭ включены демпферные диоды VD1 и VD2. Это условие стабильной работы. Так как в момент подачи Uп на входах ЛЭ DD1 и DD2формируется уровень U0 (включены R1 и R2), то схема находится в неопределенном состоянии. И только после того, как на одном из входов формируется уровень U1 за счет зарядного тока одного из конденсаторов, начинается регенеративный процесс. Эта схема с мягким режимом возбуждением. При идентичности параметров цепей ОС мультивибратор формирует импульсную последовательность типа меандр, для которой скважность Q = 2.
Для реализации режима жесткого возбуждения в схему включают дополнительный ЛЭ 2И DD3 (рис.162). При подаче UП UвыхDD1 = U1, UвыхDD2 = U1 и UвыхDD3 = U1. Этот уровень U1 подается на вход DD2 и UвыхDD2 = U0. В схеме устанавливается одно из двух временно устойчивых состояний.
Рис.162
На рис.163 приведены схемы автоколебательных мультивибраторов на ЛЭ с триггерами Шмитта. Триггер Шмитта DD1 (рис.163,а) формирует запускающие импульсы, длительность которых определяется временем переключения ЛЭ. D-триггер DD2, включенный по схеме делителя на два, формирует меандр.
а) б) в)
Рис. 163
Триггер Шмитта характеризуется порогами срабатывания UH и отпускания UL. Включив дополнительно в схему времязадающие элементы C и R , можно реализовать мультивибратор (рис.163,б,в), частота колебания которого определяется выражением F = 0,7/RC. Длительность импульсов определяется соотношением R, C и порогами срабатывания UH и отпускания UL.
Рис.164
На рис. 164 представлены варианты схем мультивибраторов, в которых в одной из ветвей положительной ОС отсутствует накопительный конденсатор. Вместо них используются собственные задержки ЛЭ. Основной недостаток таких схем - это нестабильность частоты генерируемых колебаний.