Multiplexor y Demultiplexor

Multiplexor

La multiplexación es el término genérico utilizado para describir la operación de enviar una o más señales analógicas o digitales a través de una línea de transmisión común en diferentes momentos o velocidades y, como tal, el dispositivo que utilizamos para hacer precisamente eso se llama un multiplexor.

multiplexor1

En general, la selección de cada línea de entrada en un multiplexor es controlado por un conjunto adicional de entradas de llamadas de control de líneas y de acuerdo con la condición binaria de estas entradas de control, ya sea “alto” o “LOW” la entrada de datos apropiado está conectado directamente a la salida. Normalmente, un multiplexor tiene un número par de líneas de entrada de datos 2 N y un número de entradas de “control” que se corresponden con el número de entradas de datos.

Multiplexor 1 26-04-16

Demultiplexor

Es un circuito lógico combinatorio que recibe información por una sola línea de entrada
y la transmite a una de las 2^n o menos líneas de salida, teniendo n entradas de selección. Demultiplexor se obtiene de los circuitos decodificadores con entrada de activación.

 

 

Sumador y Restador

Otro circuito lógico combinatorio común y muy útil que puede ser construido utilizando sólo unas pocas puertas lógicas básicas que le permiten poner juntos dos o más números binarios es el sumador binario.

Medio Sumador

Un circuito básico se puede hacer de ANDS y Ex-OR lo que nos permite “añadir” juntos dos números binarios de un solo bit, A y B.

medsum

Y parece bastante completo pero resulta que para sumar mas dígitos necesitamos algo que se llama:

Sumador Completo

Este es más grande pero te da la posibilidad de concatenarlos y así tener mas dígitos.

sumcom

 

Medio Restador

Como su nombre indica, un binario Subtractor es un circuito de toma de decisiones que resta de dos números binarios de la otra, por ejemplo, X – Y para encontrar la diferencia resultante entre los dos números.medres

Restador Completo.

Como el anterior este no se puede usar para más de 1bit .

rescompl

Cristales

En esta ocasión veremos qué onda con los cristales en el área de electrónica y para esto recurriremos a nuestro amigo Superman.

cris1

Vale ya enserio, a diferencia de Superman donde los usaban para guardar información, en electrónica un cristal de cuarzo nos sirve para controlar frecuencias en circuitos eléctricos convirtiendo vibraciones en voltajes eléctricos a una frecuencia especifica. Genial no?

 

Introducción a los Cristales de Cuarzo

Todo lo anterior ocurre debido al efecto “piezoeléctrico”. La pieza-electricidad es electricidad creada por una presión mecánica. En un material piezoeléctrico, al aplicar una presión mecánica sobre un eje, dará como consecuencia la creación de una carga eléctrica a lo largo de un eje ubicado en un ángulo recto respecto al de la aplicación de la presión mecánica.
En algunos materiales, se encuentra que, aplicando un campo eléctrico según un eje, produce una deformación mecánica según otro eje ubicado a un ángulo recto respecto al primero. Por las propiedades mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el material más apropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien controlada.

La siguiente figura muestra la ubicación de elementos específicos dentro de una piedra de cuarzo.

cris2.PNG

Hablando un poco sobre nuestros amigos los cristales…

Su Potencia de trabajo (Drive Level)

Es la potencia disipada por el cristal. Está normalmente especificada en micro o milivatios, siendo un valor típico 100 microvatios.

 

La Tolerancia en la frecuencia

La tolerancia en la frecuencia se refiere a la máxima desviación permitida y se expresa en partes por millón (PPM) para una temperatura especificada, usualmente 25°C.

 

Estabilidad de la frecuencia

La estabilidad de la frecuencia se refiere a la máxima desviación en PPM, en un determinado rango de temperatura. La desviación está tomada con referencia a la frecuencia medida a 25°C.

 

Envejecimiento

El envejecimiento se refiere a los cambios acumulativos en la frecuencia del cristal con el transcurrir del tiempo. Los factores que intervienen son: exceso en la potencia disipada, efectos térmicos, fatiga en los alambres de armado y pérdidas en la elasticidad del cristal. El diseño de circuitos considerando bajas temperaturas ambientales y mínimas potencias en el cristal reducirán el envejecimiento.

 

Y como se usan?

En un circuito muy básico podríamos decir que se ven algo así

cris3

En el llamado Circuito eléctrico equivalente, que se muestra a continuación muestra un esquema del cristal de cuarzo trabajando a una determinada frecuencia de resonancia. El capacitor Co o capacidad en paralelo, representa en total la capacidad entre los electrodos del cristal más la capacidad de la carcasa y sus terminales. R1,C1 y L1 conforman la rama principal del cristal y se conocen como componentes o parámetros motional donde:

L1 representa la masa vibrante del cristal,

C1 representa la elasticidad del cuarzo y

R1 representa las pérdidas que ocurren dentro del cristal.

 

Bien ahora que ya conocemos un poco acerca de esta maravilla de la ingeniería, aprendamos a usarlos de forma organizada.

 

Configuración paralela de un Cristal

Un circuito oscilador paralelo utiliza un cristal que está diseñado para operar con un valor específico de capacidad de carga. Esto resultará en un cristal que tendrá una frecuencia mayor que la frecuencia resonante serie, pero menor que la verdadera frecuencia resonante paralelo. Veamos un circuito básico como se muestra a continuación.

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Este circuito utiliza un inversor simple para hacer el oscilador, donde R1 y R2 cumplen las mismas funciones que en el circuito del oscilador resonante serie (el cual veremos un poco más adelante), con dos capacitores en la realimentación, que componen la capacidad de carga y en conjunto con el cristal darán lugar a la frecuencia a la cual oscilará el circuito. O sea que ajustes en los capacitores de carga, darán lugar a una variación pequeña en la frecuencia de oscilación, permitiendo un ajuste fino de la misma.

El cristal es resonante paralelo, especificado para trabajar con una determinada capacidad de carga a la frecuencia deseada y con la tolerancia y estabilidad deseadas. La capacidad de carga para el cristal en este circuito puede ser calculada con la siguiente fórmula:

cris5

Un dato interesante…

Para inversores de las familias lógicas CMOS de alta velocidad Cs es la capacidad parásita del circuito y normalmente se estima entre 3pf a 10pf.

R1 es del orden de 8.2 MOhm a 10 MOhm

R2 es del orden de 470 Ohm a 2200 Ohm

Configuración serial

Un circuito básico oscilador resonante serie, utiliza un cristal que está diseñado para oscilar en su frecuencia resonante serie natural. En éste circuito no hay capacitores en la realimentación Los circuitos resonantes serie son usados por la baja cantidad de componentes que se utilizan, pero estos circuitos pueden tener componentes parásitos que intervienen en la realimentación. y en el caso que el cristal deje de funcionar oscilarán a una frecuencia impredecible. El esquema del circuito oscilador serie es:

cris6

De la figura del circuito básico del oscilador resonante serie se ve que no existen componentes para ajustar la frecuencia de oscilación. R1 es utilizado para polarizar el inversor en su región lineal de operación y además provee realimentación negativa al inversor. C1 es un capacitor de acople para bloquear la componente de continua. R2 está para controlar la potencia que se entrega al cristal, limitando la corriente a través de él.

Multivibrador Biestable

(Ó mejor conocidos como Flip Flop en ingles)

Los Filp Flops son circuitos secuenciales en los cuales su salida depende de la entrada presente y pasada, son los dispositivos con memoria más comúnmente utilizados. Sus características principales son:

  1. Asumen solamente uno de dos posibles estados de salida.
  2. Tienen un par de salidas que son complemento una de la otra.
  3. Tienen una o mas entradas que pueden causar que el estado del Flip-Flop cambie.

Exiten 4 tipos de Flip Flops

  • Flip Flop Set-Reset
  • Flip Flop T
  • Flip Flop JK
  • Flipl Flop D

Flip-Flop S-R  (Set-Reset)

La siguiente figura muestra una forma posible de implementar un Flip-Flop S-R. Utiliza dos compuertas NOR. S y R son las entradas, mientras que Q y Q’ son las salidas (Q es generalmente la salida que se busca manipular.)

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Como existen varias formas de implementar un Flip-Flop S-R (y en general cualquier tipo de Flip-Flop) se utilizan diagramas de bloque que representen al Flip-Flop. El siguiente diagrama de bloque representa un FF S-R. Nótese que ahora, por convención, Q se encuentra en la parte superior y Q’ en la inferior.

 

Para describir el funcionamiento de un FF se utilizan las llamadas Tablas de Estado. La siguiente tabla muestra la tabla de estado para un FF S-R.

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Flip-Flop T

El Flip-flop T cambia de estado en cada pulso de T. El pulso es un ciclo completo de cero  a 1. Las siguientes dos figuras muestran el diagrama de bloque y una implementación del FF T mediante un FF S-R y compuertas adicionales.

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Observen que en la implementación del FF T, las dos entradas del FF S-R están conectadas a compuertas AND, ambas conectadas a su vez a la entrada T. Además, la entrada Q esta conectada a R y Q’ a S. Esta conexión es así para permitir que el FF S-R cambié de estado cada que se le mande un dato a T. Por ejemplo, si Q = 1 en el tiempo actual, eso significa que Q’ = 0, por lo tanto, al recibir T el valor de 1, se pasaran los valores de R = 1 y S = 0 al FF S-R, realizando un reset de Q.

La siguiente tabla muestra el comportamiento del FF T y del FF S-R en cada pulso de T

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Flip-Flop   J-K

 

El flip-flop J-K es una mezcla entre el flip-flop S-R y el flip-flop T. Esto ocurre de la siguiente manera:

 

·         En J=1, K=1  actúa como Flip-flop T
·         De otra forma, actúa como flip-flop S-R

 

El siguiente diagrama de bloque es el perteneciente el FF J-K

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Una implementación tentativa de un FF J-K a partir de un FF S-R sin reloj es la siguiente:

FF6

La tabla de estado aparece a continuación. Note que es muy parecida a la del FF S-R solo que ahora los estados de J=1 y K=1 sí son válidos.

Tabla de estado del FF J-K

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Este flip-flop es uno de los más comunes con reloj. El siguiente diagrama lo muestra con  entrada para reloj:

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Flip-Flop D (Delay)

El flip-flop D  es uno de los FF más sencillos. Su función es dejar pasar lo que entra por D, a la salida Q, después de un pulso del reloj. Es, junto con el FF J-K, uno de los flip-flops mas comunes con reloj. Su tabla de estado se muestra a continuación:

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De la tabla se infiere que la ecuación característica para el FF D es: Q+= D. El siguiente diagrama de bloques representa este flip-flop.

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Inicialización de Flip-Flops

 

Cuando se están utilizando flip-flops en la construcción de circuitos, es necesario poder controlar el momento en el que un FF empieza a funcionar y el valor con el que inicia su secuencia. Para esto, los flip-flops cuentan con dos entradas que le permiten al diseñador seleccionar los valores iniciales del FF y el momento en el que empieza a funcionar. Estas entradas son llamadas en Inglés: Clear y Preset.

 

·         Clear – inicializa Q en cero sin importar entradas o reloj (  ).
·         Preset – inicializa Q en 1 sin importar entradas o reloj (  ).

 

Para ambas entradas, si reciben el valor de:

·         0 : inicializan el FF en el valor correspondiente.
·         1: el flip-flop opera normalmente

 

La siguiente figura muestra un FF J-K con entradas de inicialización. Note que tanto la entrada Clear, como la entrada Preset, tienen un círculo. Esto significa que la entrada funciona con un 0.

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Multivibradores

Juguemos a combinar compuertas para crear trenes ; Espera ¿Qué?

Te recomendamos pasarte por el curso de Compuertas TTL antes de comenzar esta lección.

¿Y bien que es exactamente un multivibrador y para que nos sirve?

 

En pocas palabras, un multivibrador es un circuito electrónico capaz de generar trenes de ondas cuadradas y existen tres tipos de este, los monoestables, los astables o inestables y por último los biestables

 

Dejando a un lado los nombres raros veamos de que se trata cada uno de ellos

 

Multivibrador Monoestables

Se llama multivibrador monoestable a un dispositivo formado por dos transistores capaces de pasar de un estado estable a otro inestable, por los efectos de un impulso, con la particularidad de que el estado inestable tiene una duración que depende de las constantes del dispositivo. Todo vuelve a empezar cuando se produce un nuevo impulso.

Puede ser construido utilizando compuertas como se muestra.

Mulivibradores1

Multivibrador Astable o Inestable

El multivibrador astable es empleado para generar un tren de pulsos de reloj, es un multivibrador biestable sin estados estables.

Los multivibradores que no tienen estados estables se llaman multivibrador astable. Este tipo de circuito lógico cambia su salida una y otra vez (oscila) entre dos estados inestables. EI circuito es útil para generar señales de reloj para circuitos digitales síncronos

Multivibradores3

Existen varios tipos de multivibradores astables de uso común

Oscilador con disparo Schmitt

La figura muestra la forma en que un inversor con disparo Schmitt puede conectarse como un oscilador. La señal en Vout es aproximadamente una onda  cuadrada que depende de los valores de R y C.

Multivibradores4

Figura Oscilador con disparo tipo Schmitt. También se puede emplear una NAND con disparo tipo Schmitt.

 

Reducción Quine McCluskey

¡Hola, amigos! Gracias por seguir en este curso, poco a poco vamos avanzando y aprendiendo más sobre el mundo del diseño digital.

En esta ocasión vamos a ver el Método de Quine McCluskey. Donde te preguntarás ¿Qué rayos es el Método de Quine McCluskey?
El método de Quine McCluskey es un método (al parecer vamos a leer mucho esta palabra) tabular que se utiliza para minimizar funciones booleanas siguiendo un procedimiento algorítmico, el cual se realiza paso a paso o tabla por tabla. Como resultado, obtenemos una expresión normalizada y simplificada

1Quine

Parece que Patricio no entiende muy bien el concepto…

En pocas palabras, el método de Quine McCluskey evita que hagas miles de mapas de Karnaugh (imagina hacer una minimización de más de 6 variables, tedioso ¿No?). Así es, siempre hay un camino más rápido. Pero también tiene su chiste.

¿Qué ventaja tiene este método?
Podemos aplicarlo con el número de variables que sea ¡Las variables que sean!

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¿Quedó más claro, Patricio?
Este hermoso método lo vamos a dividir en dos etapas:

3Quine

Nota: A los candidatos también les vamos a llamar implicantes primos o primeros implicados (Qué bonitos nombres).

Vamos a ver un ejemplo de este método y te enseñaré a resolverlo paso por paso, ¿te late?

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¡Vamos!

Paso 1 – Lo primero es lo primero.

Para saber si podemos aplicar el método de Quine McCluskey es necesario (lo pondré en negritas y en mayúsculas) TENER LA FUNCIÓN EXPRESADA EN FORMA CANÓNICA, ya sea expresada con una suma de minitérminos o un producto de maxitérminos. En este ejemplo vamos a usar minitérminos.

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Paso 2 – El poder de los unos

Aquí vamos a determinar en una tabla (ya empezamos a hacer tablas) el número de “1” que tiene cada término involucrado en la función.

6quine

Hasta aquí todo va bien, ¿no? Sólo tenemos que contar los unos de acuerdo la tabla que hicimos con los minitérminos.

Paso 3 – Más y más tablas

Aquí vamos a hacer una tabla más (y las que faltan), en ésta vamos a agregar una columna (sí, las columnas son las verticales) donde vamos a marcar qué términos se combinan y cuáles no. Los vamos a agrupar por el número de unos que contienen. Míra:

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Al paso 3 también lo podría llamar “Paso de la agrupación” (Mira esa creatividad).

Paso 4 – Aquí viene lo bueno (y más tablas)

Con la tabla pasada que creamos, vamos a crear ¡Más tablas! Presta atención, que este paso está medio fumado.

Vamos a formar nuevas tablas combinando lo términos entre grupos de unos. Para que dos términos de puedan combinar, vamos a observar sus combinaciones binarias (los unos y los ceros) y si entre ellas existe SÓLO LA DIFERENCIA DE UN DÍGITO, entonces estos términos se combinan y se marcan con una palomita (o con lo que gustes marcarlos).

Mientras que, aquellos términos que no se pudieron combinar (pobrecitos), los vamos a marcar con un *, estos términos son los llamados términos implicantes (¿Recuerdas los bonitos nombres que mencioné en la nota?)

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¿Te das cuenta de cómo se hacen las combinaciones? Es muy fácil. Por ejemplo, en la combinación del 1 y 3, si notas en la tabla del paso 3, te darás cuenta que comparten un “1” en el bit D y la diferencia de un dígito de encuentra en el bit C del término 3. Eso mismo vamos a hacer con las demás combinaciones.

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Este es un agrupamiento más pro (y se supone que más complejo, pero para ti no lo es).

Paso 5 – Ya mero acabamos.

En este paso vamos a etiquetar a los implicantes primos que encontramos en las tablas, o sea, los asteriscos que tienen las tablas. Y después, procederemos a marcar con una palomita, cada uno de los términos que se combinaron en cada implicante primo.

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Yo sé que esto es algo fumado, pero es fácil entenderlo. Tú puedes.

Paso 6 – Un empujoncito más.

Vamos a hacer un análisis por columna y aquella que sólo tenga una palomita, la vamos a encerrar en un círculo.

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Paso 7 – A punto de acabar.

Aquí realizaremos un recorrido por cada uno de los renglones donde aparezca al menos una marca y se marcará en el último renglón todas aquellas columnas que tienen marcas

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Paso 8 – El Final.

Si todas las columnas en el último renglón tienen marcas, se llegó al final de la segunda etapa. Amiga, amigo, terminaste de simplificar por el método de Quine McCluskey.

La función reducida estará formada por todos aquellos implicantes primos que al menos una de sus marcas se encuentra encerrada (echa ojo a las tablas del paso 4):

 

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Como puedes apreciar, hemos terminado el método. Con un poco de practica y algunos ejercicios, te darás cuenta que es un método muy fácil de usar. Como a todo, hay que dedicarle su debido tiempo para entenderlo mejor. Yo se que tu puedes aprenderlo.

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Anda, sé feliz y baila como Patricio. Él si entendió el tema ¡Tú también puedes!

Memoria ROM

La memoria de solo lectura o ROM (Read Only Memory) es un arreglo de celdas de memoria para acceso aleatorio y directo. La operación normal de la memoria consiste en leer la información almacenada. Para algunas ROMs los datos que están almacenados tienen que integrarse durante el proceso de manufactura; para otras ROMs los datos pueden almacenarse eléctricamente. Las memorias ROM de semiconductor se dividen en tres grupos:

 

  • ROM de Máscara Programada

 

  • ROM de Eslabón Fusible: En las que se produce un cambio permanente e irreversible en la estructura de interconexión por medio de un impulso eléctrico.
  • ROM Alterables: En las que se induce eléctricamente un cambio reversible en las características de dispositivo activo

 

El proceso de almacenar datos se conoce como programación de la ROM. Algunas ROMs no pueden alterar sus datos una vez que se hayan programado; otras pueden borrarse y reprogramarse con la frecuencia que se desee. La ventaja de la memoria ROM es que la información almacenada no se pierde si se corta el suministro de energía eléctrica.

 

CI

 

Arreglo de Registros: El arreglo de registros almacena los datos que han sido programados en la ROM. Cada Registro contiene un número de celdas de memoria que es igual al tamaño de la palabra. En este caso, cada registro almacena una palabra de 8 bits. Los registros se disponen en un arreglo de matriz cuadrada que es común a muchos circuitos de semiconductor. La posición de cada registro se ubica en un renglón y una columna específicos. Las ocho salidas de datos de cada registro se conectan a un canal de datos interno que corre a través de todo el circuito. Cada registro tiene dos entradas de habilitación (E); ambas tienen que ser altas a fin de que los datos del registro sean colocados en el canal.

 

Decodificadores de Direcciones: El código de dirección aplicado a través de las líneas de entrada A3-A0 determina qué registro será habilitado para colocar su palabra de datos en 8 bits en el canal. Los bits de dirección A1-A0 se alimentan a un decodificador 1 de 4 que activa una línea de selección de renglón y los bits de dirección A3-A2 se alimentan a un segundo decodificador de 1 de 4 que activa una línea de selección de columna. Solamente un registro estará en el renglón y la columna seleccionados por las entradas de dirección, y éste estará habilitado.

 

Buffers de Salida: El registro habilitado por las entradas de selección coloca el dato que tiene sobre el canal de datos. Estos datos entran en los buffers de salida, mismos que se encargan de transmitirlos hacia las salidas externas siempre y cuando CS esté activo en bajo. Si CS está en estado alto, los buffers de salida se encuentran en el estado de alta impedancia, con lo que D7 hasta D0 estarán flotando.

 

 

Lectura

 

  • TRC = Tiempo de un ciclo de lectura.
  • TACC = Tiempo de acceso.
  • TCO = Tiempo de acceso desde la selección del chip.
  • TOE = Tiempo de habilitación de las salidas.
  • TOHA = Tiempo de mantenimiento de los datos.

 

 

ROM de Máscara

 

Normalmente, la ROM de máscara(MROM) se denomina simplemente ROM. Es una memoria programada de forma permanente durante el proceso de fabricación, para proporcionar funciones estándar de uso extendido, tales como conversiones populares, o para proporcionar funciones especificadas por el usuario. Una vez que se programa la memoria, ésta no puede cambiarse.

 

La mayoría de los circuitos integrados ROM utilizan la presencia o ausencia de una conexión de transistor en una unión fila/columna para representar un 1 o un 0. Los enlaces que conectan los transistores se adaptan a una aplicación particular a través de una máscara fotográfica especial que permiten obtener un CI de memoria no reprogramable.

 

 

 

 

PROM

 

Memoria PROM (Programmable Read-Only Memory) también conocida como OTP (One Time Programmable). Este tipo de memoria, también es conocida como PROM o simplemente ROM. Los microcontroladores con memoria OTP se pueden programar una sola vez, con algún tipo de programador. Se utilizan en sistemas donde el programa no requiera futuras actualizaciones y para series relativamente pequeñas, donde la variante de máscara sea muy costosa, también para sistemas que requieren socialización de datos, almacenados como constantes en la memoria de programas.

 

La memoria PROM (Programmable ROM) resulta útil para aplicaciones de bajo volumen debido al bajo costo del CI en comparación con la MROM.Las PROM son básicamente iguales que las ROM de máscara, una vez que han sido programadas. La diferencia consiste en que las PROM salen de fábrica sin estar programadas y se programan a medida para satisfacer las necesidades del usuario.

 

Las PROMs emplean algunos tipos de proceso de operación de fusibles para almacenar bits, donde un enlace de memoria es un fusible abierto o cerrado para representar los estados lógicos ya sea “0” o “1”. El proceso de operación de fusibles es irreversible, de ahí que se le clasifique como una memoria OTP (One Time Programmable) o no reprogramable. La memoria se programa por el usuario por medio del equipo adecuado, e ineludiblemente la tabla de verdad con la lógica para el propósito especial de tal dispositivo por lo que el contenido de la memoria se fija definitivamente.

 

 

 

 

 

 

 

Erasable PROM que son memorias PROM borrables. La memoria EPROM provee una memoria de sólo lectura no volátil que puede ser programada eléctricamente después de ensamblada en su encapsulado si se expone a una radiación ultravioleta de longitud de onda adecuada para su borrado. La EPROM es programada por el usuario tantas veces como se desee previo borrado de la memoria

Celda

El diseño de una EPROM está centrado en una única celda de memoria utilizando la estructura de puerta flotante. El dispositivo es muy parecido al transistor MOS de canal n excepto que tiene un electrodo más de silicio sin ninguna conexión eléctrica entre la puerta de control y el canal activo. Esta puerta flotante (flotante en cuanto que está aislada eléctricamente de todos los demás nodos) es la que provee la capacidad de memoria del dispositivo.

Programación

La información puede ser almacenada en la celda de EPROM por acumulación de carga negativa en exceso en la puerta flotante. Esto se efectúa mediante la inyección de electrones activos en el canal. Se aplica una tensión de programación VP de aproximadamente + 25V a las terminales de la puerta de control y el drenador del dispositivo EPROM por aproximadamente 50 ms. En estas condiciones, la celda de memoria está polarizada en un estado intensamente conductor con una capa de inversión de electrones portadora de corriente desde el surtidor al drenador.

Cuando este flujo de electrones entra y atraviesa la capa de empobrecimiento del drenador, encuentra un campo eléctrico muy elevado. Una pequeña fracción de portadores adquiere suficiente energía en virtud de este campo para superar la barrera de potencial de óxido en la superficie de silicio y se desliza hasta la puerta flotante. Esta Inyección crea una carga negativa excesiva en la puerta, y el umbral total del dispositivo se hace más positivo. Los umbrales típicos iniciales son de aproximadamente + 2V; los umbrales programados pueden ser mayores que + 10V.

Lectura

Se puede hacer que la celda EPROM sea sensible aplicandoa la puerta de control una tensión aproximada de +5 V. Si el dispositivo no está programado, esta tensión de +5V es mayor que la tensión umbral y el dispositivo conducirá. Este estado se define generalmente como “1” binario almacenado. Por otra parte, si el dispositivo está programado, la tensión umbral es mayor que la tensión aplicada (VT>VGS) y el dispositivo no conduce.Este estado se define como “0” binario almacenado.

Borrado

Una vez que la EPROM ha sido programada, retiene los datos indefinidamente; se estima que una fuga de carga desde la puerta flotante tardará de 10 a 100 años en descargar una celda en funcionamiento normal. El método ordinario para borrar o descargar la memoria consiste en exponerse a radiación ultravioleta durante aproximadamente 20 minutos.

EEPROM

La memoria EEPROM conserva la estructura de compuerta flotante de la EPROM pero con una inclusión de una región muy delgada encima del electrodo de drenaje de la celda de memoria MOS. Esta modificación es la principal característica de la EEPROM para facilitar el borrado eléctrico. El aislante entre la compuerta flotante y el canal es muy delgado permitiendo el paso de los electrones para carga o descarga de la compuerta por “efecto túnel”. La celda de memoria se programa al aplicar un alto voltaje (VPP= 21 V) entre la compuerta y el drenaje del MOSFET, se puede inducir una carga en la compuerta flotante donde permanecerá aunque se interrumpa la corriente

 

El borrado de la celda por la inversión de algunos voltajes ocasiona que se retiren las cargas atrapadas en la compuerta flotante. Este mecanismo de descarga se debe al proceso mecánico-cuántico de filtración cuántica o efecto túnel. Este proceso, permite a los electrones en la banda de valencia filtrarse dentro de la banda de conducción y viceversa. A medida que el campo eléctrico se incrementa (polarizado inversamente), la barrera efectiva que un electrón en la banda de valencia tiene que superar para pasar a la banda de conducción comienza a decrecer.

Dado que este mecanismo de carga y transporte requiere corrientes muy bajas, el borrado y la programación de una EEPROM puede hacerse en la aplicación, esta acción frecuentemente se la llama programación en campo(es decir, sin una fuente de luz ultravioleta ni una unidad programadora especial).

Otra ventaja de la EEPROM con respecto de la EPROM es la facilidad de borrar y volver a programar eléctricamente bytes individuales (palabras de 8 bits) en la matriz de memoria. Durante una operación de escritura, los circuitos internos borran en forma automática todas las celdas en una localidad de dirección antes de escribir los nuevos datos

FLASH PROM

Las memorias EEPROM fueron un hito en la evolución de los sistemas reconfigurables, pero tanto su densidad como en su tiempo de acceso, dejaron bastante que desear. Sería deseable mantener las características de no volatilidad y reprogramación de las EEPROM con la alta densidad y bajo consumo de las memorias dinámicas. Estos requerimientos fueron satisfechos con la aparición de las memorias FLASH.

fueron satisfechos con la aparición de las memorias FLASH. La memoria FLASH (instantánea o ráfaga) se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede programar en campo al igual que la EEPROM. La memoria FLASH es una modificación de la EEPROM para lograr densidades y costos más cercanos a las EPROMs, reteniendo a la vez el acceso a la alta velocidad para lectura. En cuanto a su estructura, una memoria instantánea es como una celda EPROM sencilla de un solo transistor y (al contrario de la celda más compleja de EEPROMs de dos transistores), es un poco más grande. Tiene una capa más delgada de óxido en la compuerta que permite borrar por medio de electricidad, pero que se puede construir con densidades mucho más altas que las EEPROMs. El costo de la memoria instantánea es bastante menor que el de la EEPROM, pero no se acerca todavía al de la EPROM.

La ROM de mascarilla y la PROM son las más sencillas y baratas, pero no se pueden borrar y reprogramar. La EEPROM es la más compleja y costosa porque se puede borrar y reprogramar en el circuito byte por byte.

Las memorias FLASH o ráfaga se llaman así por sus muy cortos tiempos para borrar y escribir. La mayor parte de los microcircuitos para estas memorias incluyen una operación de borrado masivo en la que todas las celdas del microcircuito se borran en forma simultánea; este proceso típico de borrado masivo requiere de cientos de milisegundos en comparación con los 20 minutos para las EPROM borrables con luz ultravioleta. Algunas de las memorias instantáneas más nuevas ofrecen un modo de borrado por sectores, en las que cada vez se puede borrar un sector específico de la matriz de memoria (por ejemplo, 512 bytes) pueden ser borrados aun tiempo.

Esto evita tener que borrar y reprogramar todas las celdas cuando sólo se necesita actualizar una parte de la memoria. Esta disposición facilita y agiliza el borrado pues en lugar de borrar un byte se borra un bloque completo y también simplifica la reprogramación pues se puede alterar un solo bloque de memoria sin modificar los demás. Una memoria FLASH típica tiene un tiempo de escritura de 10 µs por byte comparada con 100 µs para la EPROM más avanzada y 5 ms para EEPROM (que incluye tiempo para borrado automático de un byte a la vez).Los fabricantes han colocado en la memoria FLASH un registro de comando para manejar todas las funciones del microcircuito a través del empleo de códigos de comando (órdenes).