Контрольні питання

1. Яким чином розташовані ЕП 1 мікросхемах ППЗП?

2. Яким чином здійснюється запис інформації в ППЗП?

3. Яким чином здійснюється зчитування інформації в ППЗП?

4. Які пристрої використовуються для програмування ППЗП й репрограмуючих ПЗП?

4.4 Принцип побудови динамічного запам'ятовувального елемента

У динамічній пам'яті типу DRAM інформація зберігається у вигляді зарядів на дуже малій ємності С5=0,01...0,05 пФ, утвореної між стоком і підкладкою МОН-транзистора (рис.4.7).

Стик транзистора не має зовнішнього виводу. Для запису інформації на лінію вибірки ЛВ_і подається високий рівень напруги, що відкриває транзистор Т_іj. Створюється провідний канал, і рівень напруги на розрядній лінії запису- зчитування ЛЗСУ визначає стан конденсатора С₃: заряджений при високому рівні (стан "1") і розряджений при низькому (стан "0").

Полікремній

Рисунок 4.7 - Динамічний однотранзисторний ЕП:

а) — схема;

б) — топологія

Фрагмент ЗУ (рис. 4.8) показує два динамічних ЕП в одному стовпці, підсилювач зчитування УСЧ, а також ключі К₁ і К₀ відповідно для запису одиниці й нуля.

Рисунок 4.8 - Фрагмент динамічного ЗУ:

а) — схема;

б)— часові діаграми зчитування

Лінія ЛЗС_j довга, до неї підключене багато транзисторів (визначаються кількістю рядків), тому вона має більшу ємність С_л, що багаторазово перевищує С_з запам'ятовувальні елементи. Перед зчитуванням лінія ЛЗС_j (власна ємність С_л,) попередньо заряджається до рівня U_CC/2 (можливі й інші значення в ряді мікросхем пам'яті). При зчитуванні нуля (сигнал ЛВ_і=1) лінія ЛЗС_j підключається до ємності С₃ з нульовим потенціалом, тому частина заряду ємності С_л перетікає в ємність С₃ і напруга на них вирівнюється. Потенціал лінії: ЛЗС_j знижується на значення . Це — сигнал логічного “0”, що надходить на УСЧ. При зчитуванні одиниці, навпаки, напруга на ємності С₃ спочатку дорівнює значенню UCC- При підключенні ємності С₃ до лінії ЛЗС_j частина її заряду передається на ємність Сл і напруга на лінії Лзсj збільшується на . Це - сигнал логічної “1”, що надходить на УСЧ.

До вибірки ЕП ємність С_л мала заряд , а після — цей же заряд має загальну ємність тому справедливорівняння: . Порівнюючи вираз для того ж самого заряду Q, запишемо

.

Звідки для отримаємо

.

Внаслідок того, що С_л >> С₃, сигнал виявляється слабким. Крім того, зчитування є руйнівним — ємність С₃ істотно змінює свій потенціал.

Ці недоліки можна усунути збільшенням ємності С₃ (без зміни площі ЕП) або, зменшенням ємності С_Л.

Зменшення ємності С_Л досягається при розрізуванні ЛЗС навпіл й включенні між ними диференціального підсилювача - регенератора УРЕГ. У такий спосіб удвічі зменшується ємність Сл і відповідно сигнал збільшується у два рази (рис. 4.9).

Рисунок 4.9 - Спосіб зменшити ємність С_З:

а) — розрізування розрядної лінії навпіл;

б) — схема УРЕГ

Схема УРЕГ будується на основі тригерів з використанням додаткового сигналу підготовки ПДГ для керування навантажувальними транзисторами Т_Н1 і Т_Н2 (рис. 4.9,б). Спочатку сигнал ПДГ=0 і транзистори Т_Н1 і Т_Н2 закриті. Входи - Виходи УРЕГ підключені відповідно до ЛЗС_А й ЛЗС. При зчитуванні сигнал ПДГ=1 і транзистори Т_Н1 і Т_Н2 відкриваються. Потенціал ЛЗС із обраним ЕП збільшується або зменшується , а друга лінія зберігає постійну напругу U_CC/2. Стан тригера визначається тим входом - виходом, на якому змінюється напруга.

При збільшенні напруги на даний вхід - вихід приймає значення логічної 1 (протилежний - логічний “0”). При зменшенні напруги на даний вхід - вихід приймає значення логічного “0” (протилежний – логічна “1”).

Після перемикання тригер зберігає на виводах А і В значення записаних даних, за допомогою яких він відновлює на ємності С₃ повне значення ліченого сигналу. Тим самим автоматично здійснюється регенерація даних в ЕП. Стан тригера визначає також вихідні сигнали ліченої інформації.