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只讀存儲器ROM
一、只讀存儲器的一般結(jié)構(gòu) 容量=字位=16字位ROM結(jié)構(gòu)圖:
地址譯碼器是一個二進制全譯碼電路，即是一個不行編程的“與”陣列。存儲體是一個“或”結(jié)構(gòu)的陣列。
讀出的信息內(nèi)容如表所示：
從中可知：ROM沒有記憶電路，且由固定的“與”陣列和固定的“或”陣列組成，所以是一種組合規(guī)律電路。假如“與”和“或”陣是可編程時，就是前面介紹的組合型可編程規(guī)律器件(PLD)了。為此，ROM也可用簡化圖表示了。表明PLD器件是由ROM逐步進展過來的。
二、只讀存儲器ROM的種類
依據(jù)不同的半導(dǎo)體制造工藝，或陣列的
2、編程方式有多種。存儲器ROM種類通常按其編程工藝劃分：
1.掩膜型只讀存儲器：用掩膜工藝，生產(chǎn)廠在存儲體中的字位線交叉處，依據(jù)用戶要求的存儲內(nèi)容，制作半導(dǎo)體器件。一旦制成，其內(nèi)容就固定，無法更改，只供讀出。如家電中的洗衣機程序，電風(fēng)扇程序都是固定的。
2.一次編程(改寫)的只讀存儲器PROM：可以編程一次，編程后內(nèi)容就固定了，再無法更改。在這種PROM中的存儲體內(nèi)，字位線的每個交叉點上都做上一個半導(dǎo)體器件。
3.可多次編程(改寫)的只讀存儲器EPROM(紫外線擦除式可編程只讀存儲器UVEPROM：Ultraviolat Erasable Programmable ROM
3、)：這種ROM在每個字位線的交叉點都做上一個特別的MOS器件。一種是FAMOS(Floating gate Avalanche Injunction MOS)；另一種是SIMOS(Stacked gate Injunction MOS)。
它與一般MOS管不同的是有兩個柵極，第一柵極與其它電極完全絕緣。要求能掌握管子導(dǎo)電或截止的思路是：設(shè)法讓柵極g1獵取電子，并能掌握電子釋放。當(dāng)g1帶上電子后，管子的開啟電壓將上升；電子釋放后，開啟電壓恢復(fù)正常。柵極g1獵取電子的方法是：在漏源極間加上肯定的編程電壓VPP(該電壓由制造時工藝打算)，同時在掌握柵極g2加上掌握脈沖，此時在柵極下面的兩個N
4、+區(qū)間感應(yīng)出電子，其中一些能量大的電子就會穿越SiO2層而達到柵極g1，g1積累了肯定的電子后，它的開啟電壓將上升。g1俘獲電子后，該電子可以長期保留。假如要使開啟電壓降為正常時，只要用紫外線或X射線照耀該SIMOS管，讓g1上的電子釋放，管子的開啟電壓就恢復(fù)正常。該半導(dǎo)體存儲器在出廠時，柵極g1都不帶電子，所以，字選線Wi高電平后，SIMOS導(dǎo)電，位線上信息為“0”，經(jīng)三態(tài)門反相后，讀出為“1”信息?？梢姡淳幊糖?，其信息為全“1”。若要將某單元信息改寫成“0”時，通常是用硬件編程器產(chǎn)生編程電壓和編程高壓脈沖，使柵極g1帶上電子，開啟電壓上升，字選線Wi高電平后，SIMOS管截止，讀出信息為
5、“0”。假如要對一片已寫好的EPROM進行改寫時，應(yīng)將前面寫入的內(nèi)容擦除。使EPROM信息重新恢復(fù)為全“1”后，進行其次次寫入操作。
EPROM存儲單元：
可見EPROM：可多次編程，編程次數(shù)達100百次以上；每次編程前，需先用UV擦除，時間約20分鐘；編程后需防空氣中UV，數(shù)據(jù)可保存20年以上。
4.EEPROM(電擦除式可編程只讀存儲器EEPROM)
EEPROM的擦除只需電信號(高壓編程 電壓和高壓脈沖)，且擦除速度快；可以單字節(jié)擦除或改寫，而EPROM只能整片擦除；有些EEPROM可5V編程；EEPROM既具有ROM器件的非易失性優(yōu)點，又具備類似RAM器
6、件的可讀寫功能(只不過寫入速度相對較慢)。
隧道MOS管結(jié)構(gòu)和符號：
制作在EEPROM上的器件是隧道MOS管，隧道MOS的導(dǎo)電機理與SIMOS相像，只是在柵漏區(qū)之間有一個厚度極薄的隧道區(qū)。當(dāng)漏極接地，柵極加上編程脈沖電壓。由于隧道區(qū)極薄，所以只要不高的電壓，在該區(qū)將產(chǎn)生一個極強的電場，溝道中感應(yīng)的電子在電場的作用下穿越SiO2層而達到柵極g1,這樣隧道MOS管的開啟電壓上升。要使g1電子釋放(即擦除信息)，只要將柵極接地，漏極加上編程電壓，產(chǎn)生與原電場方向相反的電場，從而使g1上的電子釋放。由于器件中的第一柵極簡單獲得電子，該電子也簡單釋放，所以，這種ROM的編程比較便利。現(xiàn)
7、在用的很普遍。
EEPROM存儲單元：
5.快閃存儲器(FLASH Memory)：每個存儲單元只需單個MOS管，因此其結(jié)構(gòu)比EEPROM更加簡潔，存儲容量可以做得更大，不能象EEPROM那樣實現(xiàn)單字節(jié)擦除或改寫，一般只能分頁擦除或改寫，依據(jù)器件容量大小，一頁大小為128、256、512、64K字節(jié)不等?？扉W存儲器中的疊柵MOS管的浮置柵極g1和襯底間的SiO2層更加薄，另外在源極區(qū)采納雙級集中工藝。快閃存儲器的編程和擦除機理都與EEPROM相像，即利用了“電子隧道效應(yīng)”。當(dāng)g2接地，在源極加上編程脈沖，即會在浮柵與源極間產(chǎn)生隧道效應(yīng)，使浮柵電子釋放。
三、ROM的應(yīng)用
8、舉例
用ROM產(chǎn)生各種規(guī)律函數(shù)：依據(jù)是ROM由“與”陣列和可編程的“或”陣列組成，“與”陣列產(chǎn)生“與”項，然后由可編程的“或”陣列產(chǎn)生各種“與或”表達式。
例：試用EPROM2716將四位二進制碼轉(zhuǎn)換成格雷碼。EPROM2716有11條地址線，可以訪問211=2048個存儲單元，一個存儲單元存放著8位的二進制信息，所以，其存儲容量為2048×8字位(2K字節(jié))容量。VPP是編程電壓，、是片選、讀/寫或編程掌握，見表。
解：思路是把四位二進制碼作為EPROM2716的低四位地址輸入，而把四位格雷碼作為對應(yīng)地址中的內(nèi)容寫入到EPROM 中去即可。見表所示。
B0，B1，B2，B3四位二進制碼輸入，G0，G1，G2，G3讀出四位格雷碼。
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只讀存儲器ROM
