Микросхемы памяти. Общая характеристика. Основные параметры памяти

Для адресации 16К элементов памяти необходим 14-разрядный код, а у  рассматриваемой микросхемы только семь ад-' ресных входов. С целью уменьшения числа необходимых выводов корпуса в микросхемах динамических ОЗУ-код адреса вводят по частям: вначале семь младших разрядов А0 - Ав, сопровождая их стробирующим сигналом RAS, затем семь старших разрядов А7-А,3 со стробирующим сигналом CAS. Внутри микросхемы коды адреса строк и столбцов-фиксируются на адресном регистре затем дешифрируются и осуществляют выборку адресуемого ЭП.

Для формирования внутренних сигналов F— F4 управляющих включением и выключением  в определенной последовательности функциональных узлов микросхемы, в ее структуре предусмотрено устройство управления, для которого входными являются сигналы RAS, CAS, W/R.

Устройство ввода-вывода' обеспечивает вывод одного бита информации DO в  режиме считывания и ввод одного бита информации Ш с ее фиксацией с  помощью триггера-защелки в режиме записи. Во всех режимах, кроме режима считывания, выход принимает высокоомное (третье) состояние. Наличие у выхода высоко-омного состояния позволяет объединять информационные вход и выход при подключении микросхемы к общей информационной шине.

По входам и выходам микросхемы серии К565 совместимы с ИЛ-микросхемами, что означает соответствие их входных  и выходных сигналов ТТЛ-уровням.

Значения выходных токов в нормальном режиме эксплуатации не превышают 4 мА, -а в предельном режиме могут достигать 30 мА..

Микросхемы динамических ОЗУ работают в следующих режимах: записи, считывания, считывания-модификации-записи страничной записи, страничного считывания, регенерации. Рассмотрим названные режимы и условия  их реализации применительно к микросхеме К565РУЗ, но при этом имея в виду, что аналогично протекают -процессы и в микросхемах других типов этой серии.

Для обращения к микросхеме для  записи и считывания информации необходимо подать код адреса строк ао —  Ае, одновременно с ним или с  некоторой (не нормируется) задержкой сигнал RAS, затем с нормированной задержкой на время удержания адреса строк относительно сигнала RAS должен быть подан код адреса столбцов и через время установления tyc.a.cAs — сигнал. CAS. К моменту подачи кода адреса столбцов на вход Ш_ подводят записываемый бит информации, который сигналом W/R при наличии CAS = 0 фиксируется на входном триггере-защелке. Сигнал записи W/R может быть подан уровнем или импульсом. В последнем случае он должен иметь длительность не менее определенного параметром twr значения. Если сигнал записи подан уровнем, то фиксацию DI триггером-защелкой производит отрицательный перепад сигнала CAS (при наличии RAS—0). По окончании записи должна быть выдержана пауза tras, равная интервалу между сигналами RAS, для восстановления состояния внутренних цепей микросхемы.

В аналогичном порядке должны быть поданы адресные и управляющие сигналы  при считывании информации. Сигнал W/R — 1 может быть подан импульсом  или уровнем. Время появления  выходного сигнала можно отсчитывать от момента поступления сигналов адреса tB.a либо сигналов управления, время выборки сигнала RAS tBRAS, время выборки сигнала CAS teCAS. При оценке микросхемы по этим параметрам следует иметь в виду, что ,они взаимосвязаны, и поэтому достаточно знать один из них. Более информативным является параметр tB.cAs поскольку информацию выводит из микросхемы сигнал CAS при наличии, конечно, сигнала считывания W/R —1.

 

Следует: tB.RAS = t8.CAs + tycCAS.RAS.

 

Для оценки быстродействия микросхемы памяти в расчет необходимо принимать время цикла записи (считывания) tu.3n, tu-4. Другие временные параметры необходимы для обеспечения бессбойного функционирования микросхем в составе электронной аппаратуры. Перечень временных параметров динамических ОЗУ включает десятки наименований.

Параметры указаны на временных  диаграммах, (штриховкой обозначены временные  интервалы, не фиксируемые по длительности, где сигнады могут иметь произвольные значения: либо 0, либо 1).

Для обеспечения надежного сохранения записанной в накопителе информации реализуют режим принудительной регенерации". Регенерация информации в каждом ЭП должна осуществляться не реже чем через 2 мс (для К565РУ5Д и КР565РУ6Д через 1 мс). Как уже отмечалось, регенерация автоматически выполняется для всех ЭП выбранной строки при обращении к матрице для записи или считывания информации.

Время, в течение которого необходимо обратиться к строке' для регенерации, определяет параметр «Период регенерации»

Поскольку обращение к разным строкам  происходит с различными по длительности интервалами времени, рассчитывать только на автоматическую регенерацию нельзя. запоминающее устройство память микросхема

Цикл регенерации состоит из m обращений к матрице, где m - - число  строк, путем перебора адресов строк  с помощью внешнего счетчика циклов обращений. Обращение к матрице для регенерации может быть организовано по любому из режимов: записи, считывания, считывания-модификации-записи, • а также по специальному режиму регенерации — сигналом RAS.

Режим работы «Считывание-модификация-запись» заключается в считывании информации о последующей записью в один и тот же ЭП. Во временных диаграммах сигналов для этого режима совмещены диаграммы для считывания и записи информации: при неизменных сигналах RAS и CAS режим считывания сменяет режим записи данных по тому же адресу. Модификация режима заключается в смене сигнала считывания на сигнал записи и в подведении ко входу DI записываемой информации. Время цикла в этом режиме обращения больше, чем в других. Во всех указанных режимах регенерация осуществляется в естественном порядке, как операция, сопутствующая процессу обращения к микросхеме.

При организации принудительной регенерации  наиболее целесообразным и удобным  для реализации является режим регенерации  сигналом RAS, при котором осуществляют перебор адресов в сопровождении стробирующего сигнала RAS при CAS = 1.

У микросхемы К565РУ1 режим N регенерации  осуществляю" по циклу считывания или «Считывание-модификация-запись»  с выполнением условия CS —1, при  котором доступ к микросхеме по входу  и выходу закрыт. Выход находится в высокоомном состоянии.

В расчет времени регенерации следует  принимать время цик ла ори  выбранном режиме регенерации, умножив  его на число строк. Например, на регенерацию информации в ЭП одной  строки у микросхемы К565РУ5Б а режиме «Считывание-модификация-запись» необходимо не, тогда для регенерации ЭП всех 256 строк потребуется 80 мкс, что составит 4% рабочего времени микросхемы. В режиме регенерации только сигналом общее время, регенерации уменьшается до 6,5 мкс, что составит 3% времени функционирования микросхемы.

Страничные режимы записи и считывания реализуют обращением к микросхеме по адресу строки с выборкой ЭП этой строки изменением адреса столбцов. В  этих режимах значительно уменьшается  время цикла записи (считывания) поскольку при неизменных сигналах "RAS = 0 и кода адреса строки использована часть полного цикла записи (считывания), относящаяся к адресации столбцов.

Ц состав серии К565 входят микросхемы с информационной емкостью 4К, 16К, 64К  и 256К. Микросхемы К565РУ1 и К565РУЗ нуждаются в трех источниках питания. При применении этих, микросхем следует учитывать требования по порядку включения и выключения источников питания: первым подключают источник — 5 В, а отключают последним. Это требование обусловлено тем, что напряжение —5 В подается на подложку (кристалл) и если его не подключить первым, то под воздействием, даже кратковременным, напряжений двух других источников с напряжением 5 и 12 "В может произойти в кристалле тепловой пробой и повредиться микросхема.

Реализация источника питания для микросхем К565РУ1, К.565.РУЗ с приоритетом по времени включения напряжения —5 В. Порядок включения двух других напряжений питания может быть любым.

После подачи напряжения питания микросхемы К565РУ1, К565РУЗ переходят в нормальный режим функционирования через восемь рабочих циклов, микросхема К565РУ5 — после паузы в 2 мс и последующих 16 рабочих циклов, микросхема КР565РУ6 — после паузы 2 мс и последующих 8—16 рабочих циклов в любом из режимов.

Микросхемы К565РУ5 и КР565РУ6 имеют один источник питания 5 В и одинаковые электрические параметры, но различную информационную емкость. Микросхема КР565РУ6 совместима с микросхемой К565РУЗ по статическим параметрам, имеет ту же информационную емкость и разводку выводов в корпусе, но отличается лучшими значениями временных параметров, потребляемой мощности и наличием одного источника. питания 5 В. Поэтому применение микросхемы К.Р565РУ6 предпочтительнее.

Каждый тип микросхем серии  К565 подразделен на подтипы (типономиналы), отличающиеся временными параметрами, а у микросхемы К565РУ5 и информационной емкостью что расширяет функциональный ряд микросхем динамических ОЗУ. По режимам работы микросхемы серии К565 полностью совместимы, что обеспечивает возможность перехода от микросхем памяти небольшой информационной емкости, например от КР565РУ6, к микросхемам К565РУ5 и К565РУ7.

Дальнейшее развитие микросхем  динамических ОЗУ связано с повышением уровня интеграции и, следовательно, информационной емкости, а также с освоением  структур, в которых устройство динамической памяти совмещено на одном кристалле с устройством регенерации. Такое динамическое ОЗУ для пользователя имеет характеристики статического ОЗУ, и поэтому его называют квазистатическим Элементы таких встроенных систем регенерации уже присутствуют в современных микросхемах динамических ОЗУ, в частности "в К565РУ7. Существенной отличительной особенностью дан-ной микросхемы является увеличенный до 8 мс период регенерации и наличие у нее встроенного в кристалл счетчика адреса строк, что позволяет применять режим авторегенерации. В этом режиме регенерация осуществляется за 512 циклов изменения только сигнала RAS при активном" состоянии сигнала CAS. Перебор адресов строк автоматически выполняет внутренний счетчик. Это упрощает устройство управления микросхемой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

 

      1. Бабич Н.П. Компьютерная  схемотехника. Методы построения  и проектирования: Учебное пособие  / Н.П.Бабич, И.А.Жуков. – Беларусь, Минск: МК-Пресс, 2004. – 576 с.

      2. Опадчий  Ю.Ф.  и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф.Опадчий,, О.П.Глудкин, А.И.Гуров; Под ред. О.П.Глудкина. – М.: Горячая Линия-Телеком, 2000. – 768 с.

      3. Угрюмов Е.П.  Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ-Петербург, 2001.

      4. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990. – 304 с.

      5. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учебное пособие для вузов.  – СПб.: Политехника, 1996. – 885 с

      6. Зельдин Е.А.  Цифровые интегральные микросхемы  в информационно-измеритель-ной  аппаратуре. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 280 с.

      7. Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет  элементов цифровых устройств.  – М.: Высшая школа, 1991. – 526 с.ос