1.8.3. Микросхемы постоянных запоминающих устройств

Микросхемы ПЗУ предназначены для хранения информации, которая не может изменяться в процессе выполнения программы или изменяется редко (для репрограммируемых ПЗУ). ПЗУ обладает способностью сохранять информацию при сбоях и отключении питания (энергонезависимость).

Микросхемы ПЗУ имеют матричную структуру и словарную организацию, поэтому информация считывается в форме многоразрядного кода, т. е. словом.

Микросхемы ПЗУ по способу занесения информации подразделяются: на масочные, программируемые и репрограммируемые.

1.8.3.1. Масочные микросхемы пзу

Масочные микросхемы постоянных запоминающих устройств (МПЗУ) программируются на заводе-изготовителе при помощи шаблонов (масок) на последнем этапе технологического процесса, что очень неудобно для мелких и средних серий производства. Они предназначены только для считывания хранимой в них информации. Такую информацию составляют системные подпрограммы, табличные данные, коды физических констант, постоянных коэффициентов и т. п.

В качестве элементов связи в МПЗУ применяют перемычки, диоды, биполярные транзисторы, МОП-транзисторы и т. п. Считываемое слово определяется наличием перемычки в узлах координатной сетки. Для примера на рис. 8.2 приведена матрица диодных запоминающих элементов масочного ОЗУ.

Наличие диода в узле соответствует высокому потенциалу - логической единице, при его отсутствии потенциал близок к нулевому - логический нуль. Горизонтальные линии являются линиями выборки слов, а вертикальные - линиями считывания разрядов. Так, при возбуждении линии выборки Ш1 считывается слово 11000001, а линии Ш2 - 10010111.

Масочные ПЗУ изображаются на принципиальных схемах, как показано на рис. 8.3.

Адреса ячеек памяти в этой микросхеме подаются на выводы A0 ... A9. Микросхема выбирается сигналом CS.

Масочные микросхемы обладают малыми размерами запоминающих элементов и, как следствие, высоким уровнем интеграции. Они имеют высокое быстродействие, но при изготовлении малых партий затраты на проектирование и изготовление шаблона достаточно высоки.

1.8.3.2. Программируемые микросхемы пзу

В однократно программируемые ЗУ информация заносится пользователем в лабораторных условиях с помощью программаторов.

Микросхемы программируются удалением или созданием части перемычек.

При производстве микросхемы изготавливаются все перемычки, что эквивалентно записи во все ячейки памяти логических единиц, или все перемычки отсутствуют, что эквивалентно записи во все ячейки памяти логического нуля.

Удаление части перемычек свойственно ЗУ с плавкими перемычками. При программировании часть перемычек удаляется путем расплавления импульсами тока достаточной амплитуды и длительности. Плавкие перемычки включаются в электроды транзисторов или диодов.

Схемы с создаваемыми перемычками в исходном состоянии имеют непроводящие участки в виде пары встречно включенных диодов или тонких диэлектрических слоев, пробиваемых с созданием низкоомных сопротивлений (рис. 8.4, а), последние наиболее совершенны и компактны.

С опротивление запоминающего элемента с двумя встречно включенными диодами равноценно разорванной цепи, что соответствует логическому нулю. Для записи логической единицы к диодам прикладывается повышенное напряжение, пробивающее диод, включенный в обратном направлении (рис. 8.4, б).

В остальном микросхемы программируемых ПЗУ аналогичны масочным микросхемам ПЗУ.

Микросхемы программируемых ПЗУ изображаются на принципиальных схемах, как показано на рис. 8.5.

Рис. 8.5

Организация работы памяти проста: входными сигналами служат адресный код и сигнал выбора микросхемы CS . Последовательность сигналов показана на диаграмме (рис. 8.6). Сначала на адресные входы подается адресный код, чтобы произошла дешифрация адреса (1), а затем сигнал выбора микросхемы переходит в активное состояние (2), и после задержки, определяемой быстродействием схемы, на выходах данных устанавливаются значения считываемых сигналов (3). Через период времени, достаточный для считывания данных, сигнал выбора микросхемы переходит в пассивное состояние (4), и состояние шин адреса и данных может измениться (5, 6).

Программирование ЗУ с плавкими перемычками реализуется простыми программными средствами и может быть доступно при отсутствии специального оборудования.

В остальном микросхемы программируемых ПЗУ аналогичны масочным микросхемам ПЗУ.