Постоянные запоминающие устройства

При выборе формы сигналов, передаваемых по линиям связи, очень важно, чтобы этот сигнал не искажался при передаче по линиям связи. В цифровых устройствах не искажаются прямоугольные сигналы. Однако как только мы попытаемся передать их через аналоговые цепи, такие как усилители мощности, фильтры или антенны, прямоугольные сигналы будут искажены.

Для передачи по аналоговым цепям идеально подходят синусоидальные сигналы. Именно они не искажаются при распространении по таким цепям. У этих сигналов может измениться только амплитуда и фаза. Поэтому, если мы собираемся заняться обработкой сигналов, то мы должны уметь генерировать сигналы такой формы.

Самый простой способ получить синусоидальную функцию — это считать её из таблицы. А это в свою очередь означает, что эту таблицу где-то надо хранить.

Еще одна распространенная ситуация, где требуется хранить цифровые значения при выключенном питании — это весовые коэффициенты фильтров с конечной импульсной характеристикой.

Итак, для разработки устройств обработки сигналов нам потребовалось запоминающее устройство. Причём такое устройство, которое может сохранять информацию и при выключении питании. Такое устройство получило название постоянное запоминающее устройство — ПЗУ.

Масочное ПЗУ

В цифровых устройствах удобнее всего хранить информацию в двоичном коде. Но ведь в этом случае можно просто соединять соответствующий бит слова с шиной питания или общим проводом, то есть в качестве запоминающей ячейки может работать металлизированная перемычка.

Теперь обратим внимание на то, что при формировании сигнала отсчёты амплитуды сигнала нам будут требоваться последовательно, то есть все данные не требуется одновременно, поэтому простейшие устройства для запоминания постоянной информации можно построить на рассмотренных нами в предыдущих главах мультиплексорах. Схема постоянного запоминающего устройства, построенного на основе обычного мультиплексора, приведена на рисунке 15.12.

Рисунок15.12 – Схема простейшего постоянного запоминающего устройства, построенная на мультиплексоре

В схеме, приведенной на рисунке 15.12, построено постоянное запоминающее устройство на восемь одноразрядных ячеек. Запоминание конкретного бита в одноразрядную ячейку производится присоединением входа мультиплексора к источнику питания (запись единицы). Запись нуля осуществляется присоединением того же входа мультиплексора к общему проводу. Выбор конкретной ячейки памяти осуществляется при помощи адресных входов A0 … A2. В приведённой на рисунке 14.12 схеме это входы управления мультиплексора.

В ряде случаев постоянные запоминающие устройства выполняются в виде универсальных схем. Во многих радиоэлектронных устройствах информация на выходе ПЗУ не требуется постоянно. Она должна быть предоставлена только по специальному запросу. Этот запрос формирует сигнал RD. Название сигнала RD расшифровывается как read (чтение). Сигнал чтения можно завести на внутренний дешифратор мультиплексора, то есть воспользоваться его управляющим входом, как это показано на рисунке 15.12. В результате, содержимое ячейки памяти ПЗУ появится на его выходе только при активном уровне сигнала чтения RD. При всех других условиях выход микросхемы будет оставаться в высокоомном состоянии.

Обычно при построении устройств памяти решается ещё одна задача — это задача расширения объёма памяти. Расширить объем памяти можно с помощью дополнительного дешифратора адреса. Но этот дешифратор нужно каким-либо способом подключать к микросхемам памяти для того, чтобы запрещать или разрешать работу выбираемых микросхем.

Для подключения дополнительного дешифратора адреса в микросхеме ПЗУ служит ещё один вход — CS (chip select — выбор кристалла). У постоянного запоминающего устройства эта функция совпадает с функцией чтения содержимого памяти, поэтому сигнал выбора кристалла CS и сигнал чтения RD можно объединить при помощи логического элемента "2И".

На принципиальных схемах устройство запоминания постоянной информации (ПЗУ) обозначается, как показано на рисунке 15.13.

Рисунок 15.13 – Обозначение постоянного запоминающего устройства на принципиальных схемах

На этом рисунке приведено условно-графическое обозначение, соответствующее принципиальной схеме устройства, показанной на рисунке 15.13. Надпись ROM в среднем поле обозначения микросхемы является сокращением от английских слов read only memory (память доступная только для чтения).

Для целей цифровой обработки сигналов при хранении отсчётов амплитуды сигнала недостаточно одного двоичного разряда. Обычно для запоминания конкретного значения напряжения используются многоразрядные двоичные числа.

Для того чтобы увеличить разрядность ячейки памяти ПЗУ микросхемы, рассмотренные ранее, можно соединять параллельно. При этом информационные выходы и записанная в одноразрядных ячейках информация естественно остаются независимыми. Схема параллельного соединения одноразрядных ПЗУ для реализации многоразрядного запоминающего устройства приведена на рисунке 15.14, а условно-графическое обозначение многоразрядного ПЗУ на принципиальных схемах — на рисунке 15.15.

Рисунок 15.14 – Схема многоразрядного ПЗУ

Рисунок 15.15 – Условно-графическое обозначение многоразрядного масочного постоянного запоминающего устройства

Как видно из приведённой на рисунке 15.14 схемы, адресные входы схемы объединяются параллельно. При этом возрастает входной ток схемы по каждому из адресных входов схемы. Для того чтобы этого не происходило, на адресных входах обычно применяются усилители сигнала. В качестве усилителей цифрового сигнала, как и в предыдущих примерах, можно использовать самые обыкновенные инверторы, как это показано на рисунке 15.14. С точно такой же целью поставлены инверторы и на входах чтения и выбора кристалла.

В реальных схемах ПЗУ запись информации производится при помощи последней операции производства микросхемы — металлизации. Металлизация производится при помощи маски, поэтому такие ПЗУ получили название масочных ПЗУ.

Еще одно отличие реальных микросхем от упрощенной модели, приведенной выше — это использование в качестве дешифратора адреса не только мультиплексора, но и демультиплексора. Такое схемное решение позволяет превратить одномерную запоминающую структуру в двухмерную и, тем самым, существенно сократить объём дешифратора адреса ПЗУ. Реализация двухмерного ПЗУ приведена на рисунке 15.16.

Рисунок 15.16 – Схема масочного постоянного запоминающего устройства

Условно-графическое обозначение микросхемы масочного ПЗУ приведено на рисунок 15.15. Надпись ROM в центральной части микросхемы является сокращением от английских слов read only memory (память доступная только по чтению).

Программирование масочного ПЗУ производится на заводе изготовителе, что очень неудобно для мелких и средних серий производства, не говоря уже о стадии разработки устройства. Естественно, что для крупносерийного производства масочные ПЗУ являются самым дешевым видом ПЗУ, и поэтому широко применяются до настоящего времени.

ПЗУ с записанной в нём таблицей синуса относится к таким схемам. Поэтому такие ПЗУ широко распространены в настоящее время. Еще чаще эти ПЗУ встречаются в составе микросхем, предназначенных для цифровой обработки сигналов — сигнальных процессорах и микросхемах прямого цифрового синтеза (DDS).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: