数字IC设计基础知识5--半导体存储电路_存储电路属于数字ic吗

一、触发器

1、SR锁存器

        (1)或非门组成锁存器

电路结构和图形符号：

功能表： 

约束条件：SR=0

        (2)与非门组成锁存器

电路结构和图形符号：

功能表：

约束条件：

2、电平触发器

        (1)SR锁存器

电路结构：

 当CLK=0时，G3和G4恒输出为1，故输出端保持为原本状态；

当CLK=1时，G3和G4输出为S和R的信号，故输出端状态就会受SR控制；

状态转移： 

        (2)D型锁存器

3、边沿触发器

        D触发器

        D触发器是由两个D锁存器组成，FF1和FF2是两个电平触发的D锁存器。

        当CLK为低电平时，CLK1为高电平，因而 FF1的输出 Q1 跟随输人端D的状态变化，始终保持Q1=D。与此同时，CLK2为低电平，FF2的输出Q2保持原来的状态不变。

        当CLK为高电平时，CLK1为低电平，于是Q1保持为CLK上升沿到达前瞬间输入端D的状态，此后不再随D的状态改变。与此同时，CLK2变成高电平，FF2的输出Q2变成Q1的状态。

状态转移：

时序图：

CMOS电路： 

4、脉冲触发器

        JK触发器

状态转移图：

 时序图：

5、触发器建立和保持时间

        (1)建立时间

        建立时间：数据D至少提前CLK上升沿多长时间到来，数据Q输出才不会出错。

        在时钟上升沿来之前，clk 为低电平，此时 T1 和 T4 导通，数据 D 要经过 I1、T1、I3、I2 到达 M 点，此时 Q 端保持上一次数据不变，形成锁存结构。所 以建立时间：

        (2)保持时间和传输时延

         保持时间：时钟上升沿之后，数据 D 还需要维持多长时间不变，才不会对输出 Q 造成影响。

        保持时间为 clk 到 A 点路径和 T1 关断延迟，D 数据保持这么久 时间不变。从电路中可以看到上升沿一到 T1 就立马关断，下次得 D 数据不会传 进来，假设关断有延迟，在上升沿到来时下次 D 数据立马进入触发器，但是 D 数据要经过 I1 延迟，这个延迟是大于 T1 关断延迟的，所以保持时间可以为零。

        传输时延 tcq：既时钟上升沿来了之后，数据还需要多久才能传到 Q 端。

        时钟 clk 上升沿到来之后，T2 和 T3 导通，数据从 M 点经过 T3，I6 达到 Q 点，T2 导通会吧数据锁存保持 M 点数据不变。所以传输时延：

二、 存储器

1、寄存器

        寄存器 (Register) 能够寄存一组二值代码，对寄存器中的触发器只要求它们具有置1 、置0 的功能即可，因而无论是用电平触发的触发器，还是用脉冲触发或边沿触发的触发器，都可以组成寄存器。

2、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）

        (1)RAM

        随机存储器，存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。

        (2)SRAM

        Static Random-Access Memory，静态随机存储器，是一种基于触发器的存储器，使用稳定的存储电路来存储和保持数据。每个存储单元由一个存储器单元和控制电路组成，其中存储器单元由多个触发器构成，能够存储比特数据。由于采用了触发器结构，SRAM在不断刷新的过程中保持数据的稳定性。存储密度低，每个存储单元由6个晶体管组成，访问速度非常快。

        (3)DRAM

        Dynamic Random-Access Memory，动态随机存储器，是一种基于电容的存储器，使用电容来存储和表示数据。每个存储单元由一个电容和一个访问晶体管组成。电容在存储器中充电或放电来表示数据的0和1。由于电容会逐渐漏电，DRAM需要定期刷新以保持数据的正确性。存储密度高，每个存储单元由一个电容和一个晶体管组成，访问速度慢。支持异步访问。

        (4)SDRAM

        同步动态随机存储器，是有一个同步接口的动态随机存取内存（DRAM），同步是指 Memory工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准，动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失，随机是指数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。

        (5)DDR

        Dual Date Rate SDRAM，双倍速率SDRAM，DDR 可以说是 SDRAM 的升级版本，DDR 在时钟信号上升沿与下降沿各传输一次数据，这使得 DDR 的数据传输速度为传统 SDRAM 的两倍。

3、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）

        (1)ROM

        只读存储器，这是一种线路最简单半导体电路，通过掩模工艺， 一次性制造，其中的代码与数据将永久保存(除非坏掉)，不能进行修改。

        (2)PROM

        Programmable Red-Only Memory，可编程只读存储器。只允许写入一次，所以也被称为“一次可编程只读存储器”(One Time Progarmming ROM，OTP-ROM)，PROM 在出厂时，存储的内容全为 1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据 0(部分的 PROM 在出厂时数据全为 0，则用户可以将其中的部分单元写入，以实现对其“编程”的目的。

        (3)EPROM

        Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器，它的特点是具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程，但是缺点是擦除需要使用紫外线照射一定的时间。

        (4)EEPROM

        Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦除可编程只读存储器，它的最大优点是可直接用电信号擦除，也可用电信号写入。EEPROM 不能取代 RAM 的原因是其工艺复杂，耗费的门电路过多，且重编程时间比较长，同时其有效重编程次数也比较低。

        (5)Flash

        闪存，它也是一种非易失性的内存，属于 EEPROM 的改进产品。它的最大特点是必须按块(Block)擦除(每个区块的大小不定，不同厂家的产品有不同的规格)， 而 EEPROM 则可以一次只擦除一个字节(Byte)。