只读存储器ROM.ppt

图6.12是一个简单的44位MOS管ROM，采用单译码结构，两位地址线A1、A0译码后可有四种状态，输出4条选择线，分别选中4个单元，每个单元有4位输出。在此矩阵中，行和列的交点处有的连有管子，表示存储“0”信息；有的没有管子，表示存储“1”信息。若地址线A1A000，则选中0号单元，即字线0为高电平，若有管子与其相连(如位线2和0)，其相应的MOS管导通，位线输出为0，而位线1和3没有管子与字线相连，则输出为1。因此，单元0输出为1010。对于图中矩阵，各单元内容如表6.1所示。,图6.12掩膜式ROM示意图,表6.1掩膜式ROM的内容,6.3.2可编程只读存储器(PROM)可编程只读存储器出厂时各单元内容全为0，用户可用专门的PROM写入器将信息写入，这种写入是破坏性的，即某个存储位一旦写入1，就不能再变为0，因此对这种存储器只能进行一次编程。根据写入原理PROM可分为两类：结破坏型和熔丝型。图6.13是熔丝型PROM的一个存储元示意图。,图6.13PROM存储电路示意图,基本存储电路由1个三极管和1根熔丝组成，可存储一位信息。出厂时，每一根熔丝都与位线相连，存储的都是“0”信息。如果用户在使用前根据程序的需要，利用编程写入器对选中的基本存储电路通以2050mA的电流，将熔丝烧断，则该存储元将存储信息“1”。由于熔丝烧断后无法再接通，因而PROM只能一次编程。编程后不能再修改。,写入时，按给定地址译码后，选通字线，根据要写入信息的不同，在位线上加不同的电位，若Di位要写“0”，则对应位线Di悬空(或接较大电阻)而使流经被选中基本存储电路的电流很小，不足以烧断熔丝，该位仍保持“0”状态；若要写“1”，则位线Di加负电位(2V)，瞬间通过被选基本存储电路的电流很大，致使熔丝烧断，即改写为“1”。在正常只读状态工作时，加到字线上的是比较低的脉冲电位，但足以开通存储元中的晶体管。这样，被选中单元的信息就一并读出了。是“0”，则对应位线有电流；是“1”，则对应位线无电流。在只读状态，工作电流将很小，不会造成熔丝烧断，即不会破坏原存信息。,6.3.3可擦除、可再编程的只读存储器PROM虽然可供用户进行一次编程，但仍有局限性。为了便于研究工作，实验各种ROM程序方案，可擦除、可再编程ROM在实际中得到了广泛应用。这种存储器利用编程器写入信息，此后便可作为只读存储器来使用。目前，根据擦除芯片内已有信息的方法不同，可擦除、可再编程ROM可分为两种类型：紫外线擦除PROM(简称EPROM)和电擦除PROM(简称EEPROM或E2PROM)。,1EPROM和E2PROM简介初期的EPROM元件用的是浮栅雪崩注入MOS，记为FAMOS。它的集成度低，用户使用不方便，速度慢，因此很快被性能和结构更好的叠栅注入MOS即SIMOS取代。SIMOS管结构如图6.14(a)所示。它属于NMOS，与普通NMOS不同的是有两个栅极，一个是控制栅CG，另一个是浮栅FG。FG在CG的下面，被SiO2所包围，与四周绝缘。单个SIMOS管构成一个EPROM存储元件，如图6.14(b)所示。,与CG连接的线W称为字线，读出和编程时作选址用。漏极与位线D相连接，读出或编程时输出、输入信息。源极接VSS(接地)。当FG上没有电子驻留时，CG开启电压为正常值Vcc，若W线上加高电平，源、漏间也加高电平，SIMOS形成沟道并导通，称此状态为“1”。当FG上有电子驻留，CG开启电压升高超过Vcc，这时若W线加高电平，源、漏间仍加高电平，SIMOS不导通，称此状态为“0”。人们就是利用SIMOS管FG上有无电子驻留来存储信息的。因FG上电子被绝缘材料包围，不获得足够能量很难跑掉，所以可以长期保存信息，即使断电也不丢失。,图6.14SIMOS型EPROM(a)SIMOS管结构；(b)SIMOSEPROM元件电路,SIMOSEPROM芯片出厂时FG上是没有电子的，即都是“1”信息。对它编程，就是在CG和漏极都加高电压，向某些元件的FG注入一定数量的电子，把它们写为“0”。EPROM封装方法与一般集成电路不同，需要有一个能通过紫外线的石英窗口。擦除时，将芯片放入擦除器的小盒中，用紫外灯照射约20分钟，若读出各单元内容均为FFH，说明原信息已被全部擦除，恢复到出厂状态。写好信息的EPROM为了防止因光线长期照射而引起的信息破坏，常用遮光胶纸贴于石英窗口上。,EPROM的擦除是对整个芯片进行的，不能只擦除个别单元或个别位，擦除时间较长，且擦写均需离线操作，使用起来不方便，因此，能够在线擦写的E2PROM芯片近年来得到广泛应用。,E2PROM是一种采用金属氮氧化硅(MNOS)工艺生产的可擦除可再编程的只读存储器。擦除时只需加高压对指定单元产生电流，形成“电子隧道”，将该单元信息擦除，其他未通电流的单元内容保持不变。E2PROM具有对单个存储单元在线擦除与编程的能力，而且芯片封装简单，对硬件线路没有特殊要求，操作简便，信息存储时间长，因此，E2PROM给需要经常修改程序和参数的应用领域带来了极大的方便。但与EPROM相比，E2PROM具有集成度低、存取速度较慢、完成程序在线改写需要较复杂的设备等缺点。,2Intel2716EPROM芯片EPROM芯片有多种型号，常用的有2716(2K8)、2732(4K8)、2764(8K8)、27128(16K8)、27256(32K8)等。1)2716的内部结构和外部引脚2716EPROM芯片采用NMOS工艺制造，双列直插式24引脚封装。其引脚、逻辑符号及内部结构如图6.15所示。A0A10：11条地址输入线。其中7条用于行译码，4条用于列译码。O0O7：8位数据线。编程写入时是输入线，正常读出时是输出线。,图6.15Intel2716的引脚、逻辑符号及内部结构(a)引脚；(b)逻辑符号；(c)内部结构,2)2716的工作方式,表6.22716的工作方式,(1)读出方式：当CS0时，此方式可以将选中存储单元的内容读出。(2)未选中：当CSl时，不论PD/PGM的状态如何，2716均未被选中，数据线呈高阻态。(3)待机(备用)方式：当PD/PGM1时，2716处于待机方式。这种方式和未选中方式类似，但其功耗由525mW下降到132mW，下降了75%，所以又称为功率下降方式。这时数据线呈高