Структурная схема микросхемы


Предыдущая | Следующая

Структурная схема микросхемы
Не вникая в устройство кремниевого кристалла микросхемы, мы должны представить ее как некоторый объект с выводами на нем. Каждая ножка (рис. 8.17) характеризуется определенным напряжением, логическим состоянием и т.д.

Глава 9 будет посвящена деталям тестирования микросхем. Задачей обслуживания является установление факта неисправности в микросхеме. Все сведения, необходимые для непосредственного обслуживания и понимания работы микросхемы, находятся в ее структурной схеме. Микросхемы динамических ЗУПВ можно описать следующим образом (рис. 8.18).

Прежде всего микросхемы ДЗУПВ используются совокупно, например сразу восемь. Их может быть девять в группе, девятой будет контроллер паритета. Восемь микросхем работают как одна, образуя массив однобайтовых регистров, каждый со своим адресом. Память объемом 16 Кбайт имеет адресное пространство от 0 до 16383. Существование адреса 0 объясняется тем, что двоичные числа начинаются с нуля. Память объемом 64 Кбайт располагает адресами от 0 до 65535, а объемом 256 Кбайт — адресами от 0 до 262143. Существует много методов организации памяти, а описанный выше наиболее распространен.
Все адреса имеют десятичные номера. Эти номера также часто переводят в восьмеричную или двоичную систему счисления. В табл. 6.2 была показана связь между десятичной, восьмеричной и двоичной системами счисления. Матрица битов — это основная часть микросхем. На самом деле, матрица еще делится на секции. Например, микросхема 4116 имеет матрицу памяти 128x128, разделенную на две секции 64x128 бит. Между двумя секциями находится группа усилителей, подающих напряжение регенерации на матрицу из схемы адреса строки.
Матрица 4164 также делится на две части. Каждая часть имеет планировку 128x256 бит. Между ними находятся 256 усилителей, предназначенных для регенерации. В данном случае один цикл регенерации для микросхемы 4164 может быть больше 2 мс. В более современных микросхемах регенерация занимает 4 мс. Матрица микросхемы 41256 делится на четыре части. Каждая секция представляет собой массив объемом 64 Кбайт, разделенный на две секции, подобно микросхеме емкостью 64 Кбайт.
Таким образом, микросхема 41256 представляет собой как бы четыре микросхемы емкостью 64 Кбайт, выполненные на одном кристалле и помещенные в корпус DIP.
Микросхемы 4116 и 4164 почти не отличаются друг от друга, только 4116 имеет размер 128x128 бит, а матрица 4164 — 256x256 бит. Каждая имеет линейку усилителей для регенерации, делящих матрицу на две части.

На структурной схеме микросхемы 4164 (рис. 8.19) видно, что адресные линии АО—А7 подсоединяются к защелке (фиксатору) адреса строки и защелке адреса столбца. Каждая адресная линия раздваивается для подсоединения к обеим защелкам.
Защелка адреса строки подсоединена к дешифратору строки, а защелка адреса столбца — к дешифратору столбца. Дешифраторы непосредственно соединены со строками и столбцами матрицы битов.
На каждой из восьми микросхем есть одна линия ввода данных. Любые из поступающих в микросхему данных размещаются на защелке данных. Есть три линии управления вводом. Линия *WE подсоединяется к защелке данных.
Если на линии *WE установлен L-уровень, то защелка данных открывается. Линия *RAS соединена с защелкой адреса строки. Необходимое значение сигнала для адресации строки — L-уровень. К защелке адреса столбца присоединяется линия *CAS. Для адресации столбца на *CAS устанавливается L-уровень.
Биты адреса (рис. 8.20) во время операции попадают в адресные защелки из внешней микросхемы мультиплексора, изображенной на рис. 8.21, причем одновременно передается восемь битов. Сначала мультиплексор передает биты адреса строки, а затем — биты адреса столбца.
Мультиплексор передает биты синхронно с сигналами *CAS и *RAS. Вместе с *RAS мультиплексор передает биты адреса строки, а вместе с *CAS — биты адреса столбца.
Таким образом 16 адресных битов перемещаются по восьми адресным линиям.

Во время действия сигнала *RAS память получает адрес строки, а во время действия сигнала *CAS — адрес столбца. Использование именно такой схемы мультиплексирования позволяет иметь только восемь выводов, что дает возможность разместить микросхему 4164 в корпусе DIP с 16 выводами. Когда адресованы строка и столбец, бит, лежащий на их пересечении, выделяется.
Если на защелке данных находится бит, то, в зависимости от его значения, конденсатор будет либо заряжен, либо разряжен.
 

Если сигнал *WE будет иметь высокий уровень, защелка данных закрыта. Когда бит выделен, его копия попадает в декодер столбца. Когда копия бита покидает матрицу и значение бита — единица, то напряжение в схеме бита до некоторой степени падает. Затем напряжение регенерации подзаряжает конденсатор.
Копия бита после декодера столбца попадает в секцию ввода-вывода микросхемы. Оттуда бит через буфер вывода данных попадает на шину данных. Сигнал *CAS открывает для этого буфер.

Рассмотренный выше процесс описывает происходящее в микросхеме ДЗУПВ, когда та выполняет какую-либо операцию. В этом смысле микросхемы 4116 и 4164 фактически не отличаются. И микросхема 41256 работает подобным образом, за исключением адресации. Фактически она представляет собой четыре микросхемы емкостью 64 Кбит, находящиеся в одном корпусе. Эти четыре микросхемы одновременно адресуются, но только одна битовая ячейка во всех четырех секциях выделяется и подключается. Затем из нее считывается значение бита или в нее записывается новое значение.

 

 Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах