CÁC LOẠI VI MẠCH MOS
11.7.1. Các bộ nhớ RAM tĩnh (SRAM)
R A M tiếng Anh có nghĩa là (Random Access M em ory) hay còn gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Có nghĩa là người ta có thể đạt đến bất kỳ điểm nào của bộ nhớ một cách trực tiếp nhờ vào các địa chỉ. R A M là bộ nhớ lớn trong đó người ta có thể ghi, đọc, hoặc xoá thông tin mỗi khi người ta muốn.
SRAM có thể được thực hiện nhờ công nghệ bipolair, hoặc thông dụng hcfn cả là MOS.
Nó cần hai bộ đảo với phản hồi bởi điểm nhớ, hoặc là bít.
1 ỉình 11.17 là sơ dồ của một tế bào nhớ cơ sở với 6 tranzito MOS kênh N làm giàu.
M ỗi khi địa chỉ phân cực đồng thời cả hàng lẫn cột tương ứng với tế bào đó thì nó sẽ lật theo hiệu thế giữa hai đường cột sang trạng thái ov hoặc sang trạng thái cao 5V.
23.LKBO vt MACH A 177
Hình 10.17. Một tê bào nhớ SRAM dùng 6 MOS kênh N làm giàu.
Chừng nào mà Ihế nuôi còn dược duy trì Ihì trigcr còn giữ nguyên vị trí chừng ấy. Điều đú cho phộp đọc thụng tin tronằ vị trớ đọc. Vỡ vậy đú !à bộ nhớ bay biến; cú nghĩa là thụng tin sẽ biến mất khi nguồn nuôi bị cắt. Người la thường nối hai đầu của R A M với một ắcquy hoặc một tụ điện bảo vệ để bảo toàn lượng thông lin khi máy bị cắt nguồn điện.
Các tranzilo T, và cố dịnh sự phân cực cúa mỗi triger. Chúng có thể được thay thế bởi các điộn trở. Tuy nhièn, diổu nàv íl gặp trong các vi mạch vì điện trớ chiếm nhiều diện tích hơn là các MOS.
V ì dòng nuôi luôn chạy trong các bộ đáo, nên các SRAM dùng MOS kênh N tiêu thụ năng lượng nhiều hơn các S [M M với các tế bào CMOS.
Hình 11.18 là một lế bào cơ sớ với hai CMOS và hai NMOS. T riger được tác động bởi các thế ov và 5V. Nếu dòng rò của các tranzito CMOS N tăng lên vì một lý do nào đó;
chắng hạn như: ồn tạp nội, các tia chiếu xạ, sự ion hoá từ ngoài..., thì MOS kênh p có thể cấp cho sự tăng trướng này một dòng làm cho thế ớ cực gốc của M OS kênh N không có sự thay đổi đáng kể. Chính vì vậv thóng lin nhớ không bị xáo trộn. V ì sự tiêu thụ năng lượng ở irạng thái nghi của các CMOS lầ cực kỳ nhỏ. lìèiì SRAM dùng CM O S có công suất liêu thụ rất nhỏ so với các loại khác. Chảng hạn niội S IM M NM OS 64K octet tiêu thụ 16W, trong khi cũng với dung lượng nhớ đó nhưng dùng CMOS thì tiêu thụ chỉ 570mW.
Chọn hàng
178 23.LKBD VI MACH B
Đc điều khiển sự hoại động của SRAM , người ta có hai cách:
* SRAM khôììịị dồnịị hộ. Đối với loại này, các địa chỉ phải có mặt ở lố i vào trong toàn bộ chu uình dọc hoặc ghi. Chu Irình thì dược xác dịnh bằng thời gian chọn lọc của mạch.
* SRAM íỉồnỊị hộ yêu cầu một địa chỉ có hiệu lực duy nhấl trong một thời gian ngấn ở đầu của chu Irình, Irước sự chuyến dời của lối vào có hiệu lực để khởi phát chu trình. Tiếp theo là một chu kỳ thời gian mà trong đó hệ thốiig không có hiệu lực trước khi bắt đầu chu trình liếp theo. Chính tín hiệu có hiệu lực đồng bộ các hoạt động nội của bộ nhớ với các tín hiệu diéu khicn ờ bõn ngoài. Như vậy, thời gian Iruy cập càng ngắn thì còng suấl liêu ihụ sẽ càng giảm.
1'rong bộ nhớ CM OS dồng bộ, công suất tiêu thụ là một hàm số của tần số truy cập và của dòng rò bé, duy nhất irong chu kỳ hoại động. Công suất trở về giá trị nghỉ ngay khi sự Iruy cập kết ihúc. V ớ i một còng suất đã cho, có thổ lăng tần số hoạt động của mạch.
Hình 1 ] .9 là sơ đồ mạch vào của các bộ nhớ CMOS. Đ ó là một bộ đảo đệm được bảo vệ tĩnh điện nhờ hai điốt và một diện trở. Cả hai MOS kênh N và p clều là làm giàu. L ố i ra của bộ đảo chuyển từ +Vce và đất không có dẫn dòng. Khi thế vào ớ mức Ihấp V ||, MOS kênh N bị cấm còn MOS p dẫn, nôn lối ra nối với thế +Vec; có nghĩa là ờ mức cao. Nếu thế vào ư mức cao V||ị, thì MOS N dẫn trong kh i MOS p cấm, nên lối ra nối với đất, có nghĩa là ở mức thấp. Lưới bảo vệ ở lối vào tránh cho các chất điện m ôi của MOS không bị hư hỏng dưới tác động của các dòng phóng tĩnh điện mạnh.
Hình 11.19. M ạch v à o CMOS của các bộ n h ớ SRAM.
D ĩ nhiên cúc bộ nhớ M OS được sản xuất bới lất cả các công nghệ rất hoàn hảo trong
các vi mạch V LS I: độ dài kênh một vài phần mười |am, cực cửa bằng s ilic đa tinh thể, cấy ion... Các bộ nhớ S R A M còn được chế tạo theo công nghệ ECL lưỡng cực nếu muốn thời gian truy cập ngán hơn nữa và không quan tâm đến công suất tiêu thụ lớn. V í dụ bộ nhớ 2K
lổ chức 256 X 9 b il - tiêu thụ 185mA - VcQ • - 4,5V - thời gian truy cập; 35ns.
Các bộ nhớ S R A M CMOS được sản xuất iheo các loại từ 4K đến 256K. V í dụ một bộ nliớ 256K - tổ chức theo 32K X 8 b il - liêu thụ: ư trạng thái nghỉ 0 ,lm A ; ở trạng thái hoại dộng 70mA - thời gian truy cập: 150ns - +5V.
* ưu việl của RAM tĩnh so với RAM động:
Hoạt dộng dẻ hơh; lương đồng với 'n^L.
~ Chí cần m ột thế nuôi.
- Tiêu thụ ít hơn.
- ít nhậy vớ i nhiễu và với các tia chiếu xạ hơn.
- Không cần phải làm mát.
- Vân tốc cao, nhất là với ECL.
179
* Nhược diểm của RAM tĩnh so với RAM độniị
-- Diện tích bề mặt của silic trên điểm nhớ nhiều hofn; mật độ linh kiện nhỏ hơn; giá thành dắt hơn; dung lượng nhớ nhỏ hơn.
- 'rhị trường của SR AM thì không quan trọng bằng thị trường của D R A M .
* Các mạch ngoại vi
'Vrong một vi mạch SR AM , toàn bộ các tế bào lưu trữ thông tin chỉ chiếm 60% bề mặt tống Ihể, phần còn lại giành cho các mạch địa chỉ, các mạch giải mã, các bộ khuếch đại đọc.
* ứní> dụniỊ
Các bộ nhớ SR AM được ưa chuộng trong các hệ thống có dung lượng nhớ trung bình hoặc nhỏ \à vận tốc của chúng và vì sự tiêu thụ năng lượng ít.