28.1.5 Микросхемы энергонезависимой памяти
Номенклатура микросхем энергонезависимой памяти обширна: ROM – русская аббревиатура постоянного запоминающего устройства (ПЗУ); PROM – программируемое пользователем запоминающее устройство (ППЗУ); EROM – перепрограммируемое ПЗУ (РПЗУ); EEPROM – электрически перепрограммируемое ПЗУ (ЭРПЗУ); FLASH – это EEPROM, то есть является развитием ЭРПЗУ.
Общим их свойством является то, что занесенная в них информация сохраняется и при отсутствии питающего напряжения. Поэтому их иногда называют микросхемы Nonvolatile (неразрушающиеся).
28.1.5.1 Микросхемы rom (пзу)
В отечественной литературе такие микросхемы называют также масочными постоянными запоминающими устройствами, т. е. устройствами программируемыми однократно изготовителем микросхем по способу заказного фотошаблона (маски).
В качестве запоминающих элементов в них используются диоды, биполярные транзисторы, биполярные транзисторы с диодами Шотки, МОП–транзисторы, КМОП–ключи. Запись информации осуществляется методом включения ЗЭ в требуемое перекрытие матрицы с помощью сменной маски при изготовлении кристалла.
Из всех методов записи информации в ПЗУ этот метод отличается наибольшей простотой изготовления, а следовательно, самой низкой стоимостью при массовом производстве. Поэтому такая память широко используются в качестве носителей постоянных программных кодов, кодов физических констант, кодов символов жидкокристаллических индикаторов и т. д. Занесение в них информации нередко называют «прошивкой».
Основу масочных ПЗУ составляют матрица ЗЭ на многоэмиттерных транзисторах (рисунок 28.6), адресные формирователи (АФ), дешифратор адреса DС, мультиплексоры MUX, усилители считывания (УСч) и устройство управления (УУ). Адресные входы А разделены на две группы. Первая группа (1, 2, …k) адресных входов через АФ и DC выбирает один из 2k многоэммитерных транзисторов матрицы ЗЭ. В свою очередь, каждый транзистор имеет 2k эмиттеров, так как обычно матрица ЗЭ имеет равное число горизонтальных и вертикальных шин. Поэтому число разрядных шин также равно 2k.
Значение бита информации, хранящегося в данном ЗЭ, зависит от того, есть ли связь данного эмиттера с разрядной шиной или нет. Коллекторный ток выбранного транзистора проходит через эмиттеры только в те разрядные шины, которые связаны с эмиттерами транзисторов, создавая положительные напряжения на этих разрядных шинах, в то время как на разрядных шинах, не связанных с эмиттерами транзисторов, напряжение равно нулю.
Рисунок 28.6 – Схема масочного ПЗУ на биполярных транзисторах
Разрядные шины, разделенные по числу выходов на m групп, по одной из каждой группы выбираются мультиплексорами MUX в соответствии с кодом второй группы адресных входов (k +1), .. , n и подключаются к усилителям считывания. Так как во второй группе имеется (n – k) адресных входов, то к каждому мультиплексору подключаются 2n–k разрядные шины.
В зависимости от числа входов разрешения выбора кристалла CS устройство управления представляет собой либо буферный каскад при одном входе CS, либо дешифратор старших разрядных (k+1, k+2, … n) адресного слова А.
Иногда на выход БИС масочных ПЗУ включают выходной регистр, тактируемый внешним сигналом. Этот регистр позволяет устранить зону неопределенности в выходном сигнале БИС, обусловленную временем выборки информации от подачи адресного сигнала до появления на выходе выбранной информации.
Запись информации в эти ПЗУ производится на одном из последних этапов изготовления БИС с помощью сменного шаблона металлизации различными способами. Масочные ПЗУ обладают высокой надежностью работы, самой низкой стоимостью при массовом производстве, минимальным объемом при заданной информационной емкости, устойчивы к внешним электромагнитным полям.