План
1. Статичні ОЗП на біполярних транзисторах.
2. Статичні ОЗП на польових транзисторах.
3. Динамічні ОЗП.
1. Статичні ОЗП на біполярних транзисторах. Статичні елементарні запам’ятовуючі комірки, що використовують біполярні транзистори, це досить дорогі пристрої, виконані на основі різноманітних тригерних елементах. На сьогоднішній день даний клас схем має найбільшу швидкодію. Розглянемо більш детально схемотехнічне рішення ЕЗК на біполярних транзисторах.
Рисунок 26.1. – Принципова електрична схема ЕЗК на біполярних транзисторах.
На рисунку 26.1 наведена принципова електрична схема ЕЗК на біполярних транзисторах. Даний елемент використовує технологію ТТЛ і призначений для застосування в ЗП з двовимірною адресацією. Його основу складають два інвертора, виконаних на трьохемітерних транзисторах VT1, VT2. Інвертори підключені послідовно та охоплені глибоким додатнім зворотнім зв’язком. Дві пари попарно об’єднаних емітерів транзисторів утворюють виводи вибірки елемента CS1 і CS2. Третя пара емітерів транзисторів утворює прямий Р1 та інверсний Р2 виходи елемента, які через вхідні опори підсилювача зчитування підключені до загальної шини.
В режимі зберігання на один або обидва виводи вибірки (CS1, CS2) ЕЗК подано напругу низького рівня, при цьому тригер, утворений інверторами, знаходиться в одному із стійких станів. Припустимо, що транзистор VT2 насичений, а VT1 зачинений. Весь струм насиченого транзистора VT1 замикається через один із виводів вибірки елемента на загальну шину. Тому в колі вихідного вивода Р1 струм відсутній і інформація з ЕЗК не надходить на вхід підсилювача зчитування (URвх.ус.= 0).
Для зчитування інформації на обидва входи вибірки елемента необхідно подати напругу високого рівня. При цьому єдиним шляхом протікання струму насичення транзистора залишається вихідний вивод Р1 ЕЗК. Цей струм утворює на вхідному опорі підсилювача зчитування напругу URвх.ус., полярність якої відповідає записаній в елемент інформації. Слід відмітити, що при зчитування з елемента інформації, вона губиться. При подачі на один або обидва входи вибірки напруги низького рівня тригер продовжує залишатися в тому ж стані.
При необхідності записати в елемент нову інформацію на нього також спочатку подаються сигнали вибірки. Після чого на зовнішніх шинах встановлюється полярність напруги, що відповідає новій інформації. Для випадку, що розглядається, на вхід Р1 подається напруга високого рівня, а на Р2 – низького рівня. При цьому так як всі кола протікання емітерного струму транзистора VT1 є розірваними, на його колекторі формується напруга високого рівня. Ця напруга насичує транзистор VT2, який формуючи на своєму колекторі напругу низького рівня, підтверджує зачинений стан транзистора VT1. В ЕЗК записується нова інформація. Після знімання з елемента сигналів вибірки нова інформація буде зберігатися в тригері до моменту наступного запису.
Якщо з багатоемітерних транзисторів елемента виключити по одному емітеру, то отримаємо елемент для ЗП з одномірною адресацією.
2. Статичні ОЗП на польових транзисторах. Застосування в ЕЗК статичних ОЗП польових транзисторів дозволяє отримати більш високу ступінь упаковки елементів, зменшити вартість та потужність, що споживається. Однак при цьому швидкодія ОЗП зменшується.
Побудову ЕЗК статичних ОЗП на польових транзистора розглянемо на прикладі елемента з одномірною адресацією. Його принципова електрична схема наведена на рисунку.
Рисунок 26.2. – Принципова електрична схема ЕЗК на польових транзисторах
Він також містить два інвертори, але виконаних на основі ключів з навантажувальним МДН-транзистором. За рахунок введення кола додатного зворотного зв’язку інвертори утворюють структуру тригера. Виходи цього тригера через попарно послідовно включені обмежуючі резистори R1 та R2 і транзистори VT5 та VT6 з’єднані з вихідними виводами Р1 та Р2 ЕЗК. Об’єднані затвори транзисторів VT5 та VT6 утворюють вивід вобірки елемента CS.
Припустимо, що в деякий момент часу транзистор VT1 відкритий, а транзистор VT2 запертий. Якщо на вхід вибірки подати напругу, достатню для отримання транзисторів VT5 та VT6, тригер фактично відключений від виходів Р1 та Р2 ЕЗК, і інформація на цих виходах відсутня. ЕЗК знаходиться в режимі зберігання.
Якщо на вхід вибірки подати напругу, достатню для обпирання транзисторів VT5 та VT6, інформація, що записана раніше в тригері, з’явиться на його виходах. В даному випадку на виводі Р1 з’явиться напруга низького, а на Р2 – високого рівнів. Ці напруги зчитуються підключеними до внутрішньої шини ІС підсилювачем зчитування.
Для запису нової інформації при умові вибірки потрібного елемента на виводах Р1 і Р2 підсилювачем запису формуються нові значення рівнів напруги. В даному випадку для зміни записаної раніше інформації необхідно на вхід Р1 подати напругу високого рівня, а на Р2 – низького рівня. Напругу низького рівня, шунтуючи транзистор VT2, знімає з затвора VT1 напругу, що підтримує його у відкритому стані; при цьому VT1 закривається. Напруга на його стоці зростає до напруги відчинення транзистора VT2. В результаті VT2 відчиняється, підтверджуючи тим самим зачинений стан транзистора VT1. В тригер записується нова інформація.
3. Динамічні ОЗП. В динамічних ОЗП інформація зберігається у вигляді заряду на конденсаторі.
В порівнянні з статичними, динамічні ОЗП мають меншу швидкодію, але вони суттєво простіші, дешевші і забезпечують дуже високу ступінь інтеграції.
Рисунок 26.3. – Фрагмент структурної схеми динамічного ЗП.
Розглянемо роботу динамічної ЕЗК на прикладі одно транзисторного елементу. В даній схемі реалізовано принцип одномірної адресації. На рисунку крім власне ЕЗК, спрощено показані кола, необхідні для пояснення принципів запису-зчитування. ЕЗК містить конденсатор Сп і транзисторний ключ VT1, що підключає конденсатор до шини даних. Затвор транзистора VT1 підключений до виходу дешифратора адреси CS. Тому при появі на даному виході дешифратора напруги високого рівня транзистор VT1 відкривається, підключаючи конденсатор Сп до ШД. В цьому випадку в залежності від режиму роботи можна або записувати, або зчитувати інформацію.
До ШД підключений затвор транзистора VT2, що виконує роль підсилювача зчитування. Після підключення потрібного конденсатора до ШД з виходу підсилювача знімається напруга, пропорційна вихідній напрузі на конденсаторі.
Зчитування інформації з ЕЗК супроводжується її пошкодженням. Тому при необхідності її подальшого зберігання інформація повинна бути записана знову.
Запис інформації в ЕЗК виконується з використанням транзисторів VT3 та VT4, які за сигналом керування підключають ШД або до джерела живлення, або до загальної шини. При виборці потрібної ЕЗК її конденсатор заряджується до напруги ШД.