Электронные схемы оперативной памяти

По способу хранения информации в ЗЭ полупроводниковые ОЗУ делятся на статические и динамические. Статические элементы способны хранить информацию как угодно долго, пока подается электропитание (триггеры). Динамические ЗУ хранят информацию только короткое время. Поэтому для хранения информации ее нужно периодически обновлять- регенерировать. В качестве динамического элемента, хранящего бит информации, используется заряженный конденсатор. Использование динамических элементов приводит к упрощению схем ,снижению потребляемой мощности и увеличению емкости ОЗУ, однако для них требуется специальная схема регенерации.

Статистические ОЗУ на ТТЛ

На рис.11.4 на Т1, Т2 построен обычный RS триггер. Транзистор открыт, т.е. проводит ток, если открыт (имеет прямое смещение) хотя бы один переход база-эмиттер. Следовательно состояние транзистора зависит от того из двух эмиттеров, на котором потенциал ниже.

Если строка, где находится рассматриваемый ЗЭ. Не выбрана, то соответствующая линия выборки несет низкий потенциал, и он подается на нижние по схеме эмиттеры. В этом случае схема ведет себя как обычная бистабильная схема (состояние удержания триггера).

Если строка выбрана, то проводимость транзистора будет зависеть от верхнего эмиттера, и состоянием триггера можно управлять меняя потенциал верхнего эмиттера Т1 относительно уровня 1,5В.

Рис. 11.4 Статистические ОЗУ на ТТЛ схемах

Если на линию данных подать низкий потенциал, то Т1 станет проводящим, т.к. потенциал коллектора Т2 равный потенциалу базы Т1≥(+1,5В) и это гарантирует прямое смещение верхнего перехода база-эмиттер что достаточно, чтобы открыть Т1. При этом Т2 автоматически закрывается. Это состояние Т1 ассоциируется с “1”.

В противоположное состояние триггер можно привести если оставить верхний эмиттер Т1 “свободным” (плавающим).В этом случае Т1 закрывается, а Т2 открывается. Это состояние Т1 ассоциируется с “0”. Для обнуления триггера необходимо, чтобы на вход данных вентиля DD1пришел сигнал “0”.

Если на линию "запись" приходит "0", то усилитель считывания DA1 поддерживает на линии данных потенциал +1,5В, что обеспечивает неизменность состояния ЗЭ в выбранной строке поскольку оба верхних эмиттера Т1 и Т2 будут иметь равные потенциалы. Если при этом Т1 открыт, то проходящий через него ток поступает в DA1 и на выходе DA1 устанавливается «1» , поступающая на выход ОЗУ в качестве сигнала выходных данных.

Таким образом, чтобы выполнить операцию записи нужно задать адрес для выборки строки. Затем нужно установить «1» на линии «запись» и подать записываемые данные на линию «входные данные». При этом элемент в выбранной строке примет состояние, соответствующее записываемым данным. Состояние элементов в невыбранных строках не изменится. Для выполнения операции «чтение» нужно поддерживать «0» на линии «запись» и задать адрес для выборки строки . Откликнется только элемент в выбранной строке. Состояние этого элемента будет определено по току Т1. Соответствующее логическое значение при этом появится на линии «выходные данные».

Динамические ОЗУ на МОП-схемах

В основе ЗЭ лежит конденсатор и один МОП-транзистор (Т2). Фактически функции конденсатора выполняет емкость «затвор-подложка», которая существует в любом МОП-транисторе. Хранение данных в таком ЗЭ связано с состоянием проводимости Т2, которое определяется зарядом конденсатора. Если заряд конденсатора обеспечивает достаточный положительный потенциал на затворе Т2, то Т2проводит.Это состояние Т2 ассоциируется с логическим “0” и не является самоподдерживающимся, поскольку конденсатор постепенно саморазряжается. Если заряд конденсатора мал или отсутствует, то Т2 не проводит. Это состояние Т2 ассоциируется с логической “1” и является самоподдерживающимся.

Рис.11.5

Если Т1 активирован «линией выборки строки», то конденсатор можно зарядить или разрядить через эту линию. Транзистор Т3 подключает линию «чтение данных» к стоку Т2. Если Т3 открыт, то состояние ЗЭ опрашивается через линию «чтение данных». Управляются Т1 и Т3 соответствующими линиями выборки строк от дешифратора адреса строки. Выбор данных, посылаемых на конденсатор, осуществляется селектором данных, Работающим на линию «запись данных». Сигнал «запись» управляет селектором, переключая его либо на «входные данные», либо на «чтение данных».

При каждом чтении данных происходит их регенерация. Для долговременного хранения данных в ЗЭ необходима периодическая регенерация памяти.

Достоинство динамической памяти- высокая плотность упаковки и малое потребление тока.

Недостаток – необходимость регенерации через каждые несколько миллисекунд.