数字电子技术(江晓安)-第9章

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第九章 半导体存储器和可编程逻辑器件

第九章 半导体存储器和可编程逻辑器件

9.1 半导体存储器9.2 可编程逻辑器件PLD

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第九章 半导体存储器和可编程逻辑器件

9.1 半导体存储器9.1.1 只读存储器ROMA0 A1 地址 输入 An-2 An-1 地 址 W0 W1图 9 — 1 N 字 位 M ROM

…

…译 码 W2n -2 W2n -1

存储矩阵 N×M

缓冲级 …

F1 F2

… Fn

结 构

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第九章 半导体存储器和可编程逻辑器件

W0 A1 地 W 址 1 译 W 2 码 器 W3

A0

R

R

R

R

三态控制 D3 D2

输出缓冲级 D1 D0

图 9 – 2 二极管ROM结构图

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第九章 半导体存储器和可编程逻辑器件

表 9 – 1 图 9 - 2 ROM的数据表

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9.1.2 ROM在组合逻辑设计中的应用例如，在表9 -1 中，将输入地址A1A0视为输入变量，而将D3、D2、D1、D0视为一组输出逻辑变量，则D3、D2、 D1、 D0就是A1、A0的一组逻辑函数。D3 A1 A0 A1 A0 A1 A1 A1 A0 m0 m1 m2 m3 D2 A1 A0 A1 A0 m0 m3 D1 A1 A0 m2 D0 A1 A0 A1 A0 m1 m3

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第九章 半导体存储器和可编程逻辑器件A1 A1 “与”阵列 A0 m0 m1 m2 m3 m0 F3 F2 F1 F0 (b) m1 m2 m3 F3 F2 F1 F0 (a) A0 A1 A1 A0 A0

“或”阵列

图 9 - 3ROM的与或阵列图(a) 框图； (b) 符号矩阵

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用ROM实现逻辑函数一般按以下步骤进行：

(1) 根据逻辑函数的输入、输出变量数，确定ROM容量，选择合适的ROM。

(2) 写出逻辑函数的最小项表达式，画出ROM阵列图。

(3) 根据阵列图对ROM进行编程。

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例 1 用ROM实现四位二进制码到格雷码的转换。 解 (1) 输入是四位二进制码B3~B0,输出是四位格雷

码，故选用容量为24×4的ROM。 (2) 列出四位二进制码转换为格雷码的真值表，如表

9 - 2 所示。由表可写出下列最小项表达式：

G3 (8,9,10,11,12,13,14,15) G2 (4,5,6,7,8,9,10,11)

G0 (1,2,5,6,9,10,13,14)

G1 (2,3,4,5,10,1112,13) ,

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表 9 – 2 四位二进制 码转换为格雷码的真 值表

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B3 B2 B1 B0m0 m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m10 m11 m12 m13 m14 m15

G3 G2 G1 G0

图 9 – 4 四位二进制码转换为四位格雷码阵列图

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9.1.3 ROM的编程及分类1. 掩膜ROM 掩膜ROM中存放的信息是由生产厂家采用掩膜 工艺专门为用户制作的，这种ROM出厂时其内部存

储的信息就已经“固化”在里边了，所以也称固定ROM。它在使用时只能读出，不能写入，因此通常 只用来存放固定数据、固定程序和函数表等。

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2. 可编程ROM(PROM)UCC 字线 Wi 字线

熔丝 熔丝 (a) 位线 Di (b) 位线

图 9 – 5 熔丝型PROM的存储单元

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字线 Wi VD1 VD2 位线 Di (a)

字线 Wi VD1 位线 Di (b)

图 9 – 6 PN结击穿法PROM的存储单元

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3. 可擦除的可编程ROM(EPROM)

(1) EPROM的存储单元采用浮栅雪崩注入MOS管S Gf Gc D SiO2 D N+ P N+ Gc Gf S

图 9 – 7 SIMOS管的结构和符号

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(2) E2PROM的存储单元

字线Wi D1

V2 位 线 Di

Gc S1

V1

图 9 – 8 E2PROM的存储单元

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S

Gf

Gc

D

SiO2 D

N+ P

N+

Gc Gf S

隧道区

图 9 – 9 Flotox管的结构和符号

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(3) 快闪存储器(Flash Memory)

S

Gf

Gc

字线 D D D

位线

Wi

N+ P

N+

Gc Gc S S US S Di (b)

隧道区 (a)

图 9 – 10 快闪存储器(a) 叠栅MOS管；(b) 存储单元

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9.1.4 随机存取存储器(RAM)1. 静态随机存储器(SRAM)

(1) 基本结构。SRAM主要由存储矩阵、地址译码器和读/写控制电路三部分组成，其框图如图 9 -11所 示。

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第九章 半导体存储器和可编程逻辑器件A0 A1…

Ai

行 地 址 译 码 器

…

存储矩阵

D0 Ai+1 An+1 CS R/W

… 列地址译码器 读/写控制电路 …

Dm-1

I / O0

I / Om-1

图 9 – 11 SRAM的基本结构

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mnxq.html