Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

В соответствии с таблицей истинности транзистор либо подключается к схеме (а), либо не подключается (б). Тогда в соответствии с адресом на шине данных либо можно будет считывать информацию ( XiВЫБ ), либо информация бу-

дет отсутствовать ( XjВЫБ ).

Масочные ПЗУ имеют простую структуру, способную хранить большие объёмы информации.

20.2.2. Прожигаемые ПЗУ (однократно программируемые ППЗУ)

Физически процесс записи осуществляется путём разрушения (пережигания) специально предусмотренных перемычек между шинами дешифратора и выходными шинами. Разрушение осуществляется импульсами тока короткой длительности с помощью программатора, работающего по таблице истинности для данной конкретной схемы (рис. 20.6).

рис. 20.6

Условное графическое обозначение ИС ППЗУ типа 556РТ16. Её организация 8К 8. Время выборки адреса 85

нс (см рис. 20.7):

рис. 20.7

20.2.3. Репрограммируемые ПЗУ (стираемое ППЗУ - Erasable PROM, EPROM; РПЗУ)

Такие ПЗУ являются по сути электростатическими ЗУ. Логика их работы аналогична работе ЭЗЭ динамического ОЗУ. Отличие состоит в том, что вместо конденсатора носителем информации является специализированный МДП

–транзистор. В зависимости от типа транзистора различают два вида РПЗУ:

-РПЗУ с МДП – транзистором с «плавающем затво-

ром»;

-РПЗУ с МДП – транзистором с двухслойным диэлектриком (МНОП – транзистором – транзистором со структурой «металл – нитрид кремния – оксид – полупроводник» .

Для РПЗУ обоих видов имеется возможность неоднократной перезаписи с помощью специальных программатор. Типовая схема ЭЗЭ РПЗУ приведена на рис. 20.8.

Транзистор VT1 служит для выбора по сигналу с выхода дешифратора адреса нужной ячейки памяти (VT2). Шина данных подключена к +ИП через резистор R1.

При отпирании VT1 протекание по нему тока в цепи стока зависит от состояния (ранее записанного) транзистора VT2

–наличие или отсутствие тока классифицируется как хранение сигналов 0 или 1. (ток есть – 0, тока нет – 1).

рис. 20.8

Устройство МДП транзистора с «плавающим затвором» представлено на рис. 20.9.

рис. 20.9

Для этого транзистора затвор представляет собой проводящую область (включение), изолированную от других частей прибора слоем диэлектрика. Отсутствие связей затвора позволяет ему долгое время «держать» достаточно большой заряд. Под действием этого заряда в n – полупроводнике образуется проводящий канал – через транзистор может протекать некоторый ток – транзистор открыт (0); Если заряд на затворе отсутствует, ток стока транзистора равен нулю (транзистор закрыт)(1).

Процесс записи проходит в два этапа:

-стирание старой информации;

-запись новой информации.

На первом этапе поверхность транзисторов примерно 15 – 20 минут облучают ультрафиолетовым излучением. При этом происходит удаление существовавших зарядов на затворах (РПЗУ с ультрафиолетовым стиранием).

На втором этапе для записи новой информации p-n переход, образованный стоком и подложкой смещают в обратном направлении. Величина напряжения должна быть достаточной для пробоя перехода. Часть носителей заряда при пробое инжектируется в затвор, образуя заряд последнего – режим записи.

Для МНОП – транзисторов (МНОП – транзистор со структурой «металл – нитрид кремния - оксид – полупроводник) между затвором и полупроводником находится два слоя (различных) диэлектриков.

Между этими слоями возникает заряд, действие которого на проводимость аналогично «плавающему заряду». Запись проводится аналогично выше рассмотренному процессу, но стирание производится за счёт приложенного электрического поля (а не ультрафиолетового излучения) – электрически стираемые РПЗУ. Для этого необходимо меньшее время. В популярных EPROM (флэшках) можно стирать и переписывать информацию при +5В, т.е. «флэш-

ки» можно считать энергонезависимыми РПЗУ (ОЗУ). Гарантировать время хранения информации для РПЗУ при подключенном ИП – не менее 20 000 часов, без подключения ИП – до 5 лет; число перепрограммирований – до 25.

Выводы по теме

1.Для кратковременного хранения небольших объёмов информации обычно используют регистры. Для длительного хранения и хранения больших объёмов информации применяют запоминающие устройства (ЗУ), выполненные на специализированных микросхемах.

2.Любое ЗУ независимо от назначения имеет следующие параметры: емкость ЗУ (М) – определяет максимально возможный объём информации, хранящийся в ЗУ. Единица измерения является бит – один разряд двоичного числа (логический 0 или логическая 1). Обычно информация, равная 1 биту хранится в одном элементарном ЗУ (ЭЗУ). 8

– разрядное кодовое слово называют байтом. Используют понятие «организация ЗУ», под которым понимают число кодовых слов N, хранимых в ЗУ, с указанием их длины (разрядности) L. Тогда ёмкость М для ЗУ может быть определена как M N L

3.Временные параметры ЗУ: время выборки, время цикла адреса в режиме записи, цикл установления, длительность действия и сохранения и др.

4.По функциям ЗУ подразделяется:

-оперативные ЗУ (ОЗУ)

-постоянные ЗУ (ПЗУ).

К ОЗУ относят ЗУ, использующиеся для хранения информации в процессе работы и обеспечивающие соизмеримые времена её считывания и записи.

Постоянные ЗУ предназначены для хранения информации, остающейся неизменной в течение времени эксплуатации устройства.

5.Оперативные ЗУ могут быть статическими и динамическими.

В статических ОЗУ записанная информация хранится в выделенном для неё месте и не разрушается при её считывании. Разрушение информации происходит при её принудительном стирании или выключении питания.

В динамических ОЗУ информация постоянно циркулирует в выделенном массиве, отведённом для её хранения. При этом она (информация) разрушается после её считывания. Для сохранения информации её нужно переписать заново.

6.Основное требование к ОЗУ – быстродействие при заданном объёме и организации. На принципиальных схемах ОЗУ обозначается RAM (random access memory).

7.Все ПЗУ можно разделить на следующие группы:

•программируемые при изготовлении;

•с однократным программированием;

•перепрограммируемые (репрограммируемые).

8.Статические элементарные ЗУ или ЗЭ (элементы) на биполярных транзисторах – это дорогостоящие ЗЭ; они выполнены на основе триггерных устройств. Этот класс устройств обладает максимальным быстродействием.

9.Применение в ЭЗЭ статических ОЗУ полевых транзисторов позволяет получить более высокую «упаковку» элементов, уменьшить их стоимость и потребляемую мощность. Однако, при этом снижается быстродействие ОЗУ.

10.В ЭЗЭ динамических ОЗУ информация хранится в виде заряда на конденсаторе. Быстродействие таких ОЗУ меньше, чем у ОЗУ на БП транзисторах, но они существенно проще, дешевле и обеспечивают высокую плотность концентрации.

11.Будучи похожими на динамические ОЗУ, ПЗУ пред-

ставляют собой, по сути, решётку из транзисторов, но

конфигурация хранимых данных определяется в момент изготовления в соответствии с заданной таблицей истинности.

12.Нанесение рисунков схем (структуры) для масочных ПЗУ производится в процессе фотолитографии с помощью фотошаблонов (масок) в соответствии с таблицей истинности. Масочные ПЗУ имеют простую структуру, способную хранить большие объёмы информации.

13.Физически процесс записи в прожигаемых ПЗУ (однократно программируемых ППЗУ) осуществляется путём разрушения (пережигания) специально предусмотренных перемычек между шинами дешифратора и выходными шинами. Разрушение осуществляется импульсами тока короткой длительности с помощью программатора, работающего по таблице истинности для данной конкретной схемы.

14.Репрограммируемые ПЗУ (стираемое ППЗУ - Erasable PROM, EPROM; РПЗУ) являются по сути электростатическими ЗУ. Логика их работы аналогична работе ЭЗЭ динамического ОЗУ. Отличие состоит в том, что вместо конденсатора носителем информации является специализированный МДП – транзистор.

Задания и вопросы для самоконтроля по теме

1.Что применяют для длительного хранения и хранения больших объёмов информации?

2.Какими параметрами характеризуется ЗУ?

3.Для чего предназначены ОЗУ?

4.Для чего предназначены ПЗУ?

5.В чем принципиальное отличие статических ОЗУ от динамических.

6.Какому основному требованию должны отвечать ОЗУ?

7.На какие основные группы подразделяются ПЗУ?

8.По каким технологиямвыполняются статическиеОЗУ?

9.Для чего предназначена КЭШ-память (или буферная память)? В чем заключаются ее особенности?

10.Что является запоминающей ячейкой в статических ОЗУ?

11.Что является элементом памяти в динамических ОЗУ?

12.В чем заключается особенность ЗУ с произвольной выборкой (ЗУПВ)?

13.В чем заключается особенность функционирования масочных ПЗУ?

14.В чем заключается особенность функционирования ППЗУ?

15.В чем заключается особенность функционирования РПЗУ?

16.В чем заключается особенность функционирования запоминающей ячейки на основе лавинно-инжекционного МОП-транзистора с плавающим затвором (ЛИЗМОПтранзистор)?

17.В чем заключаются особенности и различия электрического и ультрафиолетового стирания информации?

18.Какие основные принципы работы запоминающих элементов Флэш-памяти (Flash-Memory)? Для чего она предназначена?

19.Приведите пример ПЗУ с организацией 4 8.

20.Какой класс устройств ЭЗЭ имеет максимальное быстродействие?

21.Какой класс устройств ЭЗЭ имеет максимальную «упаковку», меньшую стоимость и потребляемую мощность?

22.Чем характеризуются ЭЗЭ динамических ОЗУ?

23.В чем состоит принципиальное отличие ПЗУ от динамического ОЗУ?

24.В чем заключается особенность изготовления масочных ПЗУ?

25.В чем заключается процесс записи в прожигаемых ПЗУ?

26.Что является носителем информации в репрограммируемых ПЗУ (стираемое ППЗУ - Erasable PROM, EPROM; РПЗУ) ?

27.Приведите схему и объясните работу статического элементарного ЗУ или ЗЭ (элемента) на биполярных транзисторах.

28.Приведите схему и объясните работу ЭЗЭ с динамическим ЗУ.

29.Приведите схему фрагмента масочного ПЗУ на полевых транзисторах и объясните его работу.

30.Объясните, как осуществляется процесс записи в прожигаемых ПЗУ (однократно программируемых ППЗУ).

31.Объясните устройство МДП-транзистора с «плавающим затвором» как ячейки памяти (носителя информации).

32.Приведите типовую схему ЭЗЭ РПЗУ и объясните его работу.

33.Объясните, как проходит процесс записи и стирания информации в РПЗУ с МДП – транзистором с «плавающем затвором».

Лекция 21

Тема: сопряжение цифровых и аналоговых устройств Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Такое преобразование необходимо, например, при восстановлении аналогового сигнала, предварительно преобразованного в цифровой для передачи на большое расстояние или хранения (таким сигналом, в частности, может быть звук). Другой пример использования такого преобразования — получение управляющего сигнала при цифровом управлении устройствами, режим работы которых определяется непосредственно аналоговым сигналом (что, в частности, имеет место при управлении двигателями).

Как и рассматриваемые ниже аналого-цифровые преобразователи (АЦП), ЦАП являются «связующим звеном» между аналоговой и цифровой электроникой /1/.

Наиболее распространенными являются ЦАП серий микросхем 572, 594, 1108, 1118 и др. В табл. 21.1 приведены параметры некоторых ЦАП.