DRAM的存储单元电路

烟台汽车工程职业学院 DIGITAL 可编程器件及其应用 半导体存储器概述 只读存储器ROM RAM的基本结构和工作原理 一、半导体存储器概述 半导体存储器具有集成度高、体积小、可靠性高、价格低、外围电路简单、易于接口和便于批量生产等特点。半导体存储器主要用于电子计算机和某些数字系统中，用来存放程序和数据，是数字系统中不可缺少的组成部分。 1、存储单元和存储矩阵 2、存储容量和地址 3、分类 1、存储单元和存储矩阵 半导体存储器的最小记忆单位是存储单元 在半导体存储器芯片中，把这些存储单元按照 一定规则排列成存储矩阵 每个存储单元能够存储一位二进制数0或1 2、存储容量和地址 按常规，最小的二进制单位是位 在使用中经常把8位二进制数称为一个字节，把两个字节称为一个字 存储器能存储二进制数的总的位数称为存储容量，即存储器中存储单元的个数 分 类 随机存储器(简称RAM) 只读存储器(简称ROM) 用于存放一些临时性的数据和中间结果，这种存储器掉电后数据将全部丢失，如计算机的内存 用于存放永久性、不变的数据，掉电后数据不丢失。如计算机自检程序、初始化程序 二、 RAM的基本结构和工作原理 优点： 读写方便，使用灵活 缺点： 掉电后存于RAM中的信息会丢失，它是易失性存储器 (一)RAM的结构 (二)RAM的原理 (三)RAM的存储单元 (一)RAM的结构 RAM 地址 译码器 存储矩阵 读写控制电路 存储矩阵 由存储单元排列而成，每个存储单元可以存储一位二进制数据，在译码和读写控制电路的作用下，数据既可写入又可读出 地址译码器 分为行地址译码和列地址译码两部分。行地址译码器的输出线称为行选线，又称字线；列地址译码器的输出线称为列选线，又称位线 地址译码器根据外部输入的地址，惟一地找到存储矩阵中相应的存储单元，行地址译码器的输出线中有一条为有效电平，选中一行存储单元，同时，列地址译码器的输出线中有一条为有效电平，选中一列存储单元，行选线和列选线交叉点处的存储单元便被选中 静态随机存取存储器(RAM)的存储单元电路 (二)RAM的原理 (以16*4位RAM为例) 当 ＝0时，RAM被选中，处于工作状态。A3A2A1A0=0011，表示选中列地址为A3A2＝00，选中行地址为A1A0＝11的存储单元。若此时R/ =1，则执行读操作，将第三行第第零列存储单元中的数据送到I/O端上。 共16个单元，每单元4位 当 ＝1时，不能对RAM进行读写操作，所有端均为高阻态。 一个RAM有三组信号线： 信号线 数据总线 地址总线 控制总线 地址总线 数据总线 控制总线 单向，传送地址码，以便按地址访问存储单元 双向，将数据送入存储矩阵或从存储矩阵读出 包括片选信号线和读写控制线。片选信号控制RAM芯片是否被选中；读写控制线传送读(写)命令，即读时不写，写时不读 (三)RAM的存储单元 (1)存储单元 存储单元由V1～V6组成。两个稳定状态，分别存储数据1和0。 (2)列选择线Y和读／写控制电路 图中V1、 V2和V3、 V4 两个反相器交叉耦合构成基本RS触发器。V5、 V6为受列选择线Y控制的开关管，控制RS触发器输出端Q、 与数据线B、 的接通。当行选线X和列选线Y均为高电平时，V5、 V6和V7、V8管均导通，该存储单元被选中，触发器的状态可以通过数据线送到D和 ，称出读出；同理，在读写控制信号的作用下，D和 的数据也可以通过同样的方法写入。 (3)当存储单元电源VDD掉电后,则触发器Q的状态 信息不能保留而消失，再次通电后，Q状态不 定，需重新写入新的信息。 (4)静态存储单元的优点是使用方便，不需定 期刷新。缺点是其中管子数目较多，不利 于提高集成度。 2、动态随机存取存储器 (DRAM)的存储单元电路 (1) 动态存储单元是由MOS管的栅极电容C和门控管组成的。数据以电荷的形式存储在栅极电容上，电容上的电压高表示存储数据1；电容没有储存电荷，电压为0，表明存储数据0。因存在漏电，使电容存储的信息不能长久保持，为防止信息丢失，就必须定时地给电容补充电荷，这种操作称为“刷新”，由于要不断地刷新，所以称为动态存储。 包括4管MOS动态存储单元电路和单管MOS动态存储单元等 (2)动态存储单元的优点是元件少，功耗低， 适合于构成大容量存储器，缺点是需要进行 周期性刷新 三、只读存储器ROM 只读存储器是一种非易失性的存储器，把需要长期保存的程序、数据等信息固定于这种存储器中，即使切断电源也能保存所储存的数据。在正常工作时，只能读取存储在其中的数据