3. Программируемые пзу

ПЗУ, программируемые пользователем, являются наиболее универсальными. Они представляют собой матрицы приборов, связи которых с адресными и разрядными шинами разрушаются при занесении на специальных программирующих устройствах соответствующих кодовых комбинаций — программаторах. Эти устройства вырабатывают напряжения, необходимые и достаточные для пережигания плавких перемычек в выбранных ячейках ПЗУ Возможность программировать самостоятельно пользователем сделала ПЗУ этого типа чрезвычайно удобными при разработке микро-ЭВМ. Применение таких ПЗУ целесообразно при небольшом числе БИС ПЗУ.

ПЗУ рассматриваемого типа программируются только один раз. После введения содержимое памяти уже нельзя изменить. Как и в ПЗУ, программируемых маской, ошибки, допущенные при программировании, исправить нельзя. В случае ошибочного разрыва связи необходимо программирование новой ИМС.

Программируемые ПЗУ (ППЗУ) представляют собой такие же диодные или транзисторные матрицы, как и масочные ПЗУ, но с иным исполнением ЗЭ. Запоминающий элемент ППЗУ приведен на рисунке 27.6. Доступ к нему обеспечивается подачей логического 0 на линию адреса . Запись в него производится в результате осаждения (расплавления) плавких вставок ПВ, включенных последовательно с диодами, эмиттерами биполярных транзисторов, стоками МОП-транзисторов. Плавкая вставка ПВ представляет собой небольшой участок металлизации, который разрушается (расплавляется) при программировании импульсами тока величиной 50…100 микроампер и длительностью порядка 2 миллисекунд. Если вставка сохранена, то в ЗЭ записан логический 0, поскольку реализована цепь между источником питания и землей на через диод (в транзисторных матрицах – через открытый транзистор). Если вставка разрушена, то указанной цепи нет и в ЗЭ записана логическая 1.

Рисунок 27.6 – Схема диодного ЗЭ ППЗУ

На рисунке 27.7 приведены примеры функциональных обозначений ППЗУ, выполненных по различным технологиям, а в таблице 27.2 – их основные параметры.

Рисунок 27.7. – Функциональные обозначения ППЗУ

Таблица 27.2. Параметры ППЗУ
Обозначение БИС	Технология изготовления	Информационная емкость, бит	Время выборки, нс
КР556РТ4	ТТЛШ	256×4	70
КР556РТ5	ТТЛШ	512×8	70
К541РТ1	И2Л	256×4	80
КР565РТ1	nМОП	1К×4	300

4. Репрограммируемые пзу. Флэш-память

4.1. Репрограммируемые пзу (рпзу)

Репрограммируемые ПЗУ допускают перепрограммирование, т. е. многократное стирание и многократную запись информации. Репрограммируемые ПЗУ нашли широкое применение в аппаратуре периодически требующей изменение содержимого ПЗУ. Они представляют собой МОП – приборы с изменяемым содержимым на затворах матрицы МОП-транзисторов и способны длительное время хранить заряды, образующие заданный код. РПЗУ относятся к классу полупостоянных ЗУ. После стирания хранимой в ПЗУ информации в тот же накопитель можно заносить новые данные. Возможность замены информации удобна при изготовлении экспериментальных программных ПЗУ, так как ошибка в программировании не разрушает устройства, а приводит к необходимости стирания информации и перепрограммирования ПЗУ.

Репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ) делятся на два основные вида:

1. На основе МОП-матриц, в которых между металлическим затвором и слоем изолирующего оксида осаждается тонкий слой нитрида кремния. Отсюда и название технологии изготовления МНОП – металл – нитрид – оксид – полупроводник. Этот материал имеет свойство сохранять электрический заряд (положительный или отрицательный в зависимости от материала МОП-матрицы) после подачи на затвор транзистора программирующего импульса. Амплитуда этого импульса в несколько раз превышает напряжение источника питания ПЗУ в рабочем режиме (+ 5 В) и достигает 20…30 В. Длительность программирующего импульса составляет порядка десятков миллисекунд. При отсутствии дополнительных сигналов программирования или при отключении источника питания заряд в слое нитрида кремния будет сохраняться достаточно долго (гарантия порядка 10 лет).

Стирание информации в РПЗУ данного вида производится также электрическим путем. Часто допускается возможность не только общего стирания всего объема информации, но и избирательное (пословное) стирание с последующим выполнением пословной записи. Примеры РПЗУ данного типа приведены на рисунке 27.8, а в таблице 27.3 – их параметры.

Рисунок 27.8 – Функциональные обозначения РППЗУ с электрическим

стиранием информации

Таблица 27.3. Параметры РПЗУ на основе МОП-матриц
Обозначение БИС	Технология изготовления	Информационная емкость, бит	Время выборки, нс
К1601РР1	МНОП	1К×4	1,5
К505РР1	ТТЛШ	256×8	0,85

2. РПЗУ со стиранием информации ультрафиолетовым (УФ) облучением кристалла. Облучение производится в течение 10…20 минут через прозрачную кварцевую крышку на БИС РПЗУ.

Стирание производится ультрафиолетовым облучением кристалла микросхемы через окно в крышке корпуса, что увеличивает ток утечки в диэлектрике и способствует рассасыванию хранимого заряда. Таким образом, ультрафиолетовое излучение через кварцевую крышку (окно) снимает заряд затвора и переводит все транзисторы устройства в непроводящее состояние. Комнатное освещение, солнечный свет и флуоресцентные лампы не оказывают заметного влияния на сохранение информации. Подача же ультрафиолетового излучения на 10-20 минут полностью возвращает все запрограммированные транзисторы в исходное состояние. Тем самым осуществляется перевод структуры в состояние логического 0.

Число циклов перепрограммирования порядка 100. Репрограммируемые ПЗУ способны сохранять заряд (информацию) при отключенном питании в течение нескольких тысяч часов.

Примеры РПЗУ данного типа приведены на рисунке 27.9, а в таблице 27.4 – их параметры.

Рисунок 27.9. – Функциональные обозначения РППЗУ