SED (Memorias, S.Prog.Baja Cap., C. D/A, C. A/D, C. Sobr.) -Memorias: ·Almacenamiento de bits - m x n: m palabras de n bits -Señales de direcciones k = Log2(m) ó m = 2^k posiciones ·Señales de acceso a memoria -RD/WR: lectura o escritura -Enable o chip select: habilitación -Multipuerto: accesos simultáneos a diferentes posiciones -También acceso serie o paralelo ·Estructura de una memoria:
·Escritura y persistencia:
·ROM (Read Only Memory): -Memoria no volátil -Se puede leer en campo, pero no escribir -Cualquier función combinacinal de n salidas y k entradas se puede implementar con una ROM de ·ROM de mascara: -Las conexiones se programan al fabricarse, con una máscara de fotolitografía -Solo tiene capacidad de escritura 1 vez -Es la memoria con mas alta persistencia, nunca se pierde excepto daño físico
·OTP ROM: -Las conexiones se programan por el usuario, con un programador de ROM. Cada conexión programable es un fusible unido a un transistor MOS. De forma que donde no debe haber conexión se funde el fusible -Solo tiene capacidad de escritura 1 vez -Persistencia muy alta, los bits permanecen mientras no se fundan más fusibles ·EPROM: -Se usan transistores MOS programables (FAMOS): ·Puerta flotante y aislante -Proceso para programarla: ·(a)Los electrones forman el canal. Se almacena un 1. ·(b)Tensión alta en la puerta. Los electrones quedan atrapados en la puerta flotante. El transistor no conduce. Se almacena un 0. ·(c)Para el borrado se usan rayos UV en la puerta flotante. Los electrones vuelven al canal. Se alamacena un 1. ·(d)Chip EPROM con ventana
-Capacidad de escritura media: Se puede borrar y programar miles de veces -Persistencia media: 10 años, pero es sensible a la radiación y al ruido eléctrico ·EEPROM: -Programación y borrado eléctrico, con tensión más elevada. -Programables en campo con un circuito especial de generación de tensiones altas -Muy lentas -Se pueden programar y borrar decenas de miles de veces -Persistencia 10 años -Mucho más caras que las EPROM. ·Flash: -Son una extensión de las EEPROM. ·Ya que tiene similar estructura en puerta flotante, aunque estas se basan en el efecto del electrón caliente ·Misma capacidad de escritura y persistencia
-Borrado rápido, ya que se pueden borrar a la vez decenas de kilobits -La escritura puede ser más lenta que el borrado -Tipos: ·NAND: Mayor densidad, menor tiempo de escritura. Tiene un acceso secuencial o por bloques.
·NOR: Mucho menor tiempo de lectura, acceso aleatorio. Memoria de arranque o de ejecución.
·RAM: -Memoria volátil, la información se pierde si falla la alimentación -Fácil lectura y escritura en funcionamiento -La estructura interna es mas compleja -Tipos de RAM: ·SRAM (Static RAM): -Cada bit se almacena en un biestable -6 transistores por bit -Mantiene el dato si hay alimentación
·DRAM (Dynamic RAM): -Se usa un transistor y un condensador por bit -Necesita refreco debido a las pérdidas del C, las celdas se refrescan al leerse ·Puede ser interno o externo ·Lee las direcciones consecutivas periódicamente, forzando el refresco de las celdas, estos se deshabilitan en los ciclos de R/W
-Tiempo de refresco típico 15,625 ns -Más lenta que SRAM -Son las más usadas en la mayoría de sistemas empotrados -Variantes: ·FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM): -Cada fila se denomina una página, cada página contiene varias palabras, y cada palabra se direcciona por las direcciones de columnas ·EDO DRAM (Extended Data Out DRAM): -Mejora de las FPM RAM, reduciendo la latencia ·SDRAM/ESDRAM: Synchronous and Enhanced Synchronous DRAM. SDR, DDR, DDR2, DDR3, DDR4: -Lachea los datos en el flanco de reloj -Los tipos DDRX son versiones que operan poco a poco a mayores frecuencias. ·RDRAM: RAMBUS DRAM: -Añade un protocolo de bus -Tiene el bus de direcciones multiplexado en filas y columnas.
-Problemas de las DRAM: ·Las SRAM se puede integrar en el chip del micro, las DRAM no. -Estructura interna RAM:
-Variantes de RAM: ·PSRAM (Pseudo-static RAM): Es una DRAM con controlador de refresco integrado ·NVRAM (Nonvolatile RAM): Mantiene los datos sin alimentación, es como una SRAM con batería permanente, y una memoria no volátil para cuando se le corta la alimentación ·Memoria Cache: -Normalmente es SRAM -Está dentro del mismo chip del micro -Es como una puerta de acceso a la memoria principal, ya que esta suele ser muy lenta -Sistemas programables de baja capacidad: ·En cuanto un circuito se complica, no es viable solucionarlo con lógica SSI. Para ello se usan los circuitos de programación en campo (FPD). ·Clasificación:
·Dispositivos PLA: -Toda función lógica puede expresarse como una suma de productos de las entradas y las entradas negadas -Las PLA son una matriz de puertas AND programable y matriz de puertas OR programables. -Ejemplo PLS100: Se utilizaba como decodificador direcciones en el Amiga
·Dispositivos PAL: -Para simplificar, la matriz OR se hace fija -Mucho más compactas que las PLA -Una evolución de las PAL son las GAL. -Nomenclatura de las PAL: · : Nº entradas en el plano AND · : Nº salidas del tipo . · : Tipo de salidas: -H: Activas a nivel alto (combinacionales con realimentación o sin) -L: Activas a nivel bajo (combinacionales con realimentación o sin) -R: Biestables de salida (Secuenciales) ·V: Versatil (Configurables como R, H o L): Su macro celda es la siguiente:
-Tiempos característicos: · , : Setup y hold de los biestables · : Retraso entre reloj y salidas registradas · : Retraso de propagación entre entradas y salidas combinacionales · : Retraso entre el reloj y las salidas realimentadas (maquinas de estado)
·
: Retraso máximo entre flancos de reloj (camino crítico)
-Ejemplos de PALES: ·PAL16L8
·PAL16R8
·PAL22V10: -11 entradas genéricas -1 entrada de reloj o genérica -10 salidas versátiles asimétricas -Todos los biestables comparten reloj, SP y AR -Cada salida se puede desactivar -Posee una matriz AND de productos.
-Conversión Digital-Analógica: ·Generan una tensión equivalente al valor digital, relativo a una referencia dada. ·Se usan para los sistemas de procesamiento digital:
·Fórmula ideal del Convertidor D/A:
·Fórmula real del Convertidor D/A: ·DAC por Suma Ponderada: -Es un circuito sumador con resistencias escaladas. Ejemplo de 4 bits:
-El problema que existe es que tiene valores de R muy distintos ·DAC de Escalado en corriente: -La ventaja es que solo se usan dos tipos de resistencia y del mismo orden
·DAC de escalado en tensión: -Lleva resistencias iguales -Es muy rápido y preciso, pero muy costoso
·Características de catálogo: -LSB: Tensión de bit menos significativo -Resolución: nº de bits -Monotonicidad -Precisión: Similitud entre curva real e ideal. Existen diversas fuentes de error -Errores: ·Errores en la conversión: -Estáticos: ·Lineales: -Offset: Se mide en 0 y es -Ganancia
·No lineales: -Error integral no lineal (INL)
-Error diferencial no lineal (DNL)
-Dinámicos: ·Tiempo de establecimiento: Es el tiempo que tarda la salida en llegar a al cambiar la entrada -Conversión Analógico-Digital: ·Su función es generar un código digital de n bits a partir de una entrada analógica. ·Fórmula ideal del Convertidor A/D:
·Técnicas de implementación: -Bucle Abierto: Son más sencillos pero menos precisos: ·Paralelo: -Para n bits, comparadores y un codificador con prioridad de
an
·Rampa Simple: -Generador de rampa:
-Se comprueba si
-Proceso de conversión: ·La rampa se sincroniza con el contador. Cuando , el contador marca todo 1. ·Cuando se alcanza se para y el valor es proporcional a -Esquema del convertidor:
·Rampa Doble: -Proceso de conversión: ·Primera rampa, con
·Segunda rampa, con
, hasta fin del contador:
:
路Cuando
-Esquema del Convertidor:
路Rampa Digital: -Es igual que el rampa simple, pero la rampa es generada digitalmente -Esquema del Convertidor:
·Convertidor de seguimiento: -La rampa no se reinicia, sino que toma el valor anterior -Este convertidor es bueno para señales suaves ( ) -Esquema del convertidor:
-Es más rápido, pero la salida puede oscilar en determinadas circunstancias ·Convertir de Aproximaciones sucesivas: -Va aproximando desde el MSB (bit más significativo) hasta el LSB (bit menos significativo -Tiempo de conversión constante igual a n
-Estructura del convertidor:
-Proceso de conversi贸n:
-Sample & Hold: 路Todos los CAD necesitan un S&H 路Modelo simplificado:
路Modelo real, evitar influencia de
,
:
-Este tiene el problema de que los offset de los A.O. se suma.
·Modelo real mejorado: Para evitar los offset:
-Características de catálogo ·Resolución (nº bits): -8 a 12 en sistemas industriales -16 a 24 (32) en audio ·Tiempo de conversión (de ns a µs) ·Impedancia de entrada -Resistencia entre 1k-1M -Capacidad de pF ·Precisión: -Errores en la conversión ·Estáticos: -Lineales (Offset y ganacia) -No lineales (ILN, DLN) ·Dinámicos: -Aliasing, problemas con el muestreo ·Medida de la precisión: -SNR: Relación señal ruido -ENOB: Effective number of bits
-Sistemas de Conversión sobremuestreados: ·Sobremuestreo: -Puedo disminuir el número de bits de una señal aumentando la frecuencia -Por cada bit que quito, duplico la frecuencia -Parecido a la conversión serie-paralelo
·Conversión D/A: -El objetivo es disminuir el nº de bits del convertidor -Se reduce a un convertidor de 1 bit, con frecuencia de muestreo . -Dos tipos: ·PWM (Pulse Width Modulation): -Se compara el valor digital con un contador de 0 a , y conmuto la salida -La tensión media es proporcional al valor digital -Esquema:
-Salida:
·PDM (Pulse Density Modulation): -Se compara el valor digital con una secuencia aleatoria de -Se distribuye el espectro de conmutación -Esquema:
numeros
-Salida:
·Conversión A/D: -El objetivo es disminuir la parte analógica del convertidor -Se obtendrá como salida un bitstream, una secuencia de bits que representan a la señal. ·Modulación Delta: -Formada por un comparador, un cuatizador (A/D de 1 bit) y un integrador
·Modulación Sigma-Delta: -Se le añade un integrador al Delta al principio -Dos formas de implementarlo moviendo bloques:
·Conclusiones: -Para obtener un número de n bits debo hacer operaciones, pero todas ellas son sencillas -El resultado habrá que filtrarlo para obtener el valor deseado -Los sistemas sobremuestreados son más complejos de entender pero más simples de implementar -Se consiguen otras mejores, como en la relación señal ruido, no analizadas aquí