Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) ( 74 ) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (74)


Мостовой детектор

Регистр сдвига

Дублирование

, Запись

i Стирание

Регенерация

Рис. 6-3. Последовательная ЦМД-память

щегося магнитного поля. Ввод данных осуществляется с помощью проводников стирания и записи. Первый из них уничтожает домены в тракте рециркуляции, а второй генерирует домены при записи единиц. Для считывания с помощью репликатора создаются копии доменов, находящихся в регистре сдвига, и направляются в магниторезистив-ный детектор. Недостаток такой структуры заключается в сравнительно большом времени обращения к произвольному биту, которое в среднем равно времени сдвига домена на половину длины регистра.

ПЗС-память. Действие ПЗС-памяти основано на передаче зарядовых пакетов по цепочке емкостей (конденсаторов), образованной в МОП-структуре. Передачей управляют внешние сигналы синхронизации. Прибор аналогичен набору регистров сдвига, хранящиеся в которых биты представлены наличием или отсутствием зарядов. ПЗС-память оказывается энергозависимой и требует непрерывной регенерации.

Металлические электроды на поверхности подложки представляют собой линейный массив близко расположенных МОП-емкостей, выполняющих функции запоминающих элементов. Когда на электрод подается положительное напряжение, основные носители в р-легированной подложке отталкиваются и под электродом образуется обедненный слой. На границе диэлектрик - кремний создается потенциальная яма для неосновных носителей (электронов). Распространению потенциальной ямы по поверхности кремния препятствуют специальные области полупроводника.



а) ВдоЯ-вывод

Ввод-вывод

R **

Рис. 6-4. Структуры приборов ПЗС-памяти

Обедненный слой заполняется электронами от соседних областей канала или от схемы инжекции заряда. Если разместить МОП-емкости так близко друг от друга, что их потенциальные ямы смогут перекрываться, то заряд неосновных носителей накапливается в том месте, где поверхностный потенциал выше. В соответствии с гидравлической аналогией можно считать, что заряд (как жидкость) течет в наиболее глубокую часть потенциальной ямы.

В синхронной серпантинной структуре, приведенной на рис. 6-4, а, все хранимые биты сдвигаются по одному тракту и синхронизируются одной и той же частотой /с. Запоминающие элементы образуют один регистр сдвига, в который включены промежуточные усилители восстановления R. Число бит Nr между усилителями зависит от эффективности передачи и минимальной частоты синхронизации в пассивном режиме. Среднее время обращения составляет MNR/(2fc), где М - число сегментов серпантина. Время обращения в операции считывания сокращается, если каждый сегмент имеет отдельный выход. Недостаток серпантинной структуры заключается в том, что все биты сдвигаются с одной частотой синхронизации, определяемой скоростью передачи данных. При работе на высокой частоте кристалл потребляет значительную энергию, а источник синхроимпульсов должен иметь мощный выход. Кроме того, большое число усилителей сокращает полезную площадь кристалла и емкость прибора. В некоторых приборах име-



ется несколько серпантинов, например девять, по 1024 бита каждый. Ввод и вывод осуществляются по девяти двунаправленным линиям с тристабильными буферами.

На рис. 6-4, б показана ПЗС-память с петлевой организацией, в которой все запоминающие элементы по-прежнему работают с одинаковой частотой синхронизации. Каждая автономная петля имеет усилитель регенерации. Содержимое одной петли считывается последовательно, и для получения высокой скорости передачи данных требуется мощный источник синхроимпульсов. Среднее время обращения к памяти составляет Nfe/fc. Если, например, Nr = = 128 бит и fo=2 МГц, среднее время обращения равно 64 мкс. На кристалле должен размещаться дешифратор адреса, выбирающий для записи или считывания адресуемую петлю.

Широкое применение ПЗС-памяти пока сдерживается сложной технологией и высокой стоимостью. В некоторых случаях отрицательную роль играет энергозависимость ПЗС-памяти.

6-4. УСТРОЙСТВА СВЯЗИ С ОБЪЕКТАМИ УПРАВЛЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Устройства связи с объектами управления. Как упоминалось выше, рассматриваемый класс периферийных устройств отличается наибольшим разнообразием, которое является следствием многочисленных применений мини- и микро-ЭВМ в системах управления реальными объектами. Наиболее распространенными представителями устройств этого класса считаются входные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и выходные цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). На рис. 6-5 показана структурная схема системы с многоканальным аналоговым вводом-выводом. Аналоговый мультиплексор МПЛ коммутирует на вход формирующего усилителя ФУ сигналы п входных ка-

ЦАП [-«>т

Рис. 6-5. Система управления с многоканальным аналоговым вводом-выводом



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) ( 74 ) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124)