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無線電子工学および電気工学の百科事典
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STMICROELECTRONICSのメモリチップ。 参照データ

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無線電子工学と電気工学の百科事典 / マイクロ回路の応用

 記事へのコメント

この記事では、メモリ チップを含む電子部品の世界有数のメーカーである ST マイクロエレクトロニクスによって開発および製造されたさまざまなタイプのメモリの概要を説明します。チップ。

現在、ST マイクロエレクトロニクス (ST) は、次の種類のメモリ チップを開発し、商業的に製造しています。

EPROM -UV消去とワンタイムプログラミングを備えたメモリ(次のような標準メモリチップを含む) OTP и UV EPROM、 高度なメモリチップ OTP и UV EPROM 家族 タイガー 範囲、 新しいメモリファミリーのチップ フレキシブルROM、 MaskROMおよびメモリチップを置き換えるように設計されています プロム и RPROM STの一部となったWSI(米国)。

EEPROM и シリアル NVM (シリアル不揮発性長期メモリ) - メモリ チップは、シリアル再プログラム可能な不揮発性メモリから製造されます。 EEPROM 異なるバス インターフェイス、シリアル チップを使用 フラッシュ -メモリ、標準の専用メモリ チップ (ASM) そして非接触型(非接触型決済 メモリーズ) メモリチップ;

フラッシュメモリタイプ ノア - ST はフラッシュ メモリ チップを製造しています: さまざまな電源を備えた業界標準、さまざまなアプリケーション向けの拡張アーキテクチャ、異種メモリ チップ、ファミリのフラッシュ メモリ チップ」 ライトフラッシュ ";

フラッシュメモリタイプ NAND -STメモリチップの生産における新しい方向性。

SRAM - ST は、異なる電源と速度の非同期低電力 SRAM メモリ チップを製造しています。

NVRAM - バッテリ バックアップ SRAM にはさまざまなソリューションがあり、スーパーバイザ、ゼロパワー、タイムキーパー、シリアル RTC に分類されます。

PSM - STは、チップ上にシステムを作成するという戦略的方向性に従って、マイクロコントローラおよびDSP設計のための包括的なメモリ システム ソリューションを提供するプログラマブル メモリ システム チップを開発および製造しています。

スマートカード - スマートカードおよびセキュリティシステム用の幅広いチップが利用可能です。

STによって製造された多数のタイプとタイプのメモリチップは、1つのレビュー記事の枠組みの中でさえ詳細をカバーすることを許可していません. したがって、ここでは、図に示されているものから、STメモリチップのいくつかのファミリの主な機能のみに焦点を当てようとします. XNUMX。

STMICROELECTRONICSのメモリチップ。 参照データ
米。 1. STMicroelectronicsのメモリチップの種類と主なシリーズ (クリックして拡大)

STは世界をリードするメモリメーカーのXNUMXつです。 OTP и EPROM UV消去機能を備えており、製造終了時にプログラムされるため、マスクROMの設計、製造、交換に便利です。

製造されたマイクロ回路は、64および64 Vの電源、十分な速度、表面実装用を含むさまざまなパッケージを備えた5 kbpsから3 Mbpsの容量を備えています。 デバイスのメモリ編成は、x 8、x 16、および x 8 / x 16 のタイプにすることができます。形式の ST メモリ チップの指定を解読する OTP и UV EPROM 図に示す。 2。

製品ポートフォリオには、標準の5Vおよび3,3V IC、ファミリの高度なICが含まれます タイガー レンジ 3 V 電源 (2,7-3,6 V) と新しいファミリーの超小型回路を使用 フレキシブルロム™。

これらのメモリ タイプは、FDIP セラミック ウィンドウ付きおよび PDIP プラスチック XNUMX 列パッケージ、ならびに表面実装 PLCC および TSOP パッケージで入手できます。

低圧シリーズ用 タイガー レンジ STは最新のテクノロジーを使用 OTPと UV EPROM。 ベース層の厚さに関連する構造の改善により、電気的性能を大幅に改善することが可能になりました。 ゲート酸化物層の厚さを25%削減することで、セルのしきい値電圧を下げ、2,7Vで給電した場合のサンプリングレートを上げることができました。

STマイクロエレクトロニクスは、電気的特性が向上した新製品を消費者に提供するよう努めており、3~3,6V電源の「V」シリーズを「W」シリーズに置き換えることを推奨します。 タイガー 範囲、 2,7 ~ 3,6 V の電源を供給したときに最も優れた特性を示します。 シリーズのタイミング パラメータ タイガー レンジ チップを 2,7V と 3V で二重にテストすることにより保証されます. 2,7V でのアクセス時間はチップ上にマークされており、より高速なアクセス時間は説明で指定されています. 2,7 V を超える電源電圧のアクセス時間は有効です。

家族 紫外線と OTP EPROM タイガー レンジ 超低消費、高速、同時に短いプログラミング時間での高速アクセスが特徴です。 チップ プログラミング時間は、ワード プログラミング モードとバイト プログラミング モードの両方で同じです。 密度が 4 MB および 8 MB の最新のチップでは、プログラミング速度がワードまたはバイトあたり 50 µs に向上しています。

低電圧シリーズのマイクロ回路 タイガー レンジ 標準の5Vシリーズと完全にピン互換 UV и OTP EPROM . これにより、マイクロプロセッサの電源が 5V から 3V に変更されるアプリケーションに対して完全な互換性が保証されます。

STMICROELECTRONICSのメモリチップ。 参照データ。 ST型OTPおよびUV EPROMメモリチップの表記法
米。 2. ST型OTPおよびUV EPROMメモリチップの表記法

STのEPROM技術は常に改善されています。 マルチビット メモリ セル技術の使用に基づく新しいメモリ チップ アーキテクチャの導入により、64 M ビットの容量から始まる高記録密度を実現することで、新しい展望が開かれています。 さらに、それぞれの新しい開発には、マイクロ回路の電気的性能を向上させるいくつかのフォトリソグラフィの革新が含まれています。

WAFERSCALE INC(米国)のSTMicroelectronicsへの参入により、このタイプのメモリチップを供給する可能性 プロム (プログラマブルROM) / RPROM (再プログラマブルROM)。 これらのチップは、商業用 (0 ~ + 70 ℃)、工業用 (-40 ~ + 85 ℃)、軍事用 (-55 ~ + 125 ℃) の XNUMX つの動作温度範囲で利用できます。 さらに、EPROM などの一部のコンポーネントは軍用グレード (SMD) 規格に従って製造されています。

電気的にプログラム可能なROMの分野におけるSTMicroelectronicsの最新の開発は、 フレキシブルロム™、 これは、任意の ROM の簡単な置き換えとして使用できます。 この使い捨てプログラマブル ファミリは、ST の 0.15 ミクロン テクノロジを使用して製造され、16 M ビットの初期メモリ容量で消費者に提供されます。 新しいメモリチップファミリー「FlexibleROM」は不揮発性メモリの一種で、プログラムコードを保存するように設計されています。 「FlexibleROM」 - 将来的にプログラムコードを変更する予定がない場合、マスクROM(MaskROM)の代わりに使用したり、プログラムのデバッグ後にフラッシュメモリからROMに移行したりするのに最適です。

フラッシュベースのテクノロジーにより、プログラミング時間も大幅に短縮されます。 FlexibleROM には、64M ビット デバイスをわずか XNUMX 秒でプログラミングできる、一般的な高データ レートの冗長プログラム機能が備わっています。

他のワンタイム プログラム ROM に対するもう 100 つの利点は、テスト中にメモリ アレイの機能が XNUMX% 検証されるため、高いプログラミング スループットです。

FlexibleROM メモリ ファミリは、読み取り動作に 2,7 V ~ 3,6 V の電源電圧を使用し、プログラミングには 11,4 V ~ 12,6 V の電源電圧を使用します。 デバイスは 16 ビット構成で、デフォルトでは電源投入時にメモリ モードが「読み取り」に設定されているため、ROM または EPROM として読み取ることができます。

シリアル不揮発性メモリ - 新しい値を書き込む前にデータを消去する必要なく、バイト レベルまで書き込む機能を提供する、最も柔軟なタイプの不揮発性不揮発性メモリ。 これにより、パラメータの保存に最適です。

ST のシリアル フラッシュ メモリ ファミリには、「セクタ消去/ページ フラッシュ」および「ページ消去/ページ フラッシュ」機能があります。 これは、シリアル EEPROM のバイト レベルと同じ粒度を持たない標準フラッシュ メモリと比較して、メモリの粒度が細かいことによって可能になります。

STには、家電製品でのシリアル メモリ チップの使用に関して豊富な経験があります。 同社は、自動車用電子機器用メモリ チップの生産、およびコンピュータ コンポーネントおよび周辺機器市場で主導的な地位を占めています。 これらの領域は、長期メモリ チップの主な消費者です。

今年は EEPROM 同社は0.35µmの製造技術を使用しており、市場のニーズに合わせて最大1Mbpsのメモリ容量を実現しています。 同時に、シリアルフラッシュメモリの製造技術は0.18ミクロンのレベルに達し、市場の要求に完全に応じてこのタイプのメモリを製造することが可能になりました。

ST シリアル NVRAM ポートフォリオには、256 ビットから 16 M ビットまでの幅広い回路が含まれています。 すべての ST メモリ チップには、説明、アプリケーション例、およびモデル ファイルが付属しており、使いやすくなっています。 ST シリアル不揮発性メモリ チップは、4,5 V ~ 5,5 V、2,5 V ~ 5,5 V、2,7 V ~ 3,6 V、1,8 V ~ 5,5 V、および 1,8 V ~ 3,6 V の XNUMX つの電圧範囲で利用できます。

設計耐久性 EEPROM - 40 万回以上の書き換えサイクルに耐え、XNUMX 年以上にわたってデータの安全性を確保。 チップは、従来の PSDIP、TSSOP、SO、最新の LGA および SBGA (薄膜) タイプなど、さまざまなパッケージで製造されています。 さらに、チップをドラムのパッケージで、製材されていない形で供給することも可能です。

ST Microelectronicsは、高品質のシリアルメモリを幅広く製造しています EEPROM、 1 KB ~ 1 MB の密度、400 つの業界シリアル バス規格 (2 kHz、I?C、最大 1 M ビットの密度の 1 線バス、高速 XNUMX M Hz バス タイプ) に対応 マイクロワイヤー (r) 密度が1kbps〜16 kbps、密度が最大10kbpsの超高速256MHz SPIバス)、電源5 V、2,5 V、1,8V。一般的なパッケージのシリアルEEPROM表記を示します。図3。切断されていないプレートとドラム内のマイクロ回路の場合、指定が若干異なる場合があります。

STMICROELECTRONICSのメモリチップ。 参照データ。 STタイプEEPROMメモリチップの命名規則
米。 3. EEPROMタイプのSTメモリチップの指定方式

マイクロサーキット 一貫性のある バス付きEEPROMI2C 推奨 のために データの蓄積と保存に高速なバス速度は必要ないが、バイトおよびページの読み取り/書き込み機能が必要なアプリケーションで使用します。 バスは、最大 400 V の電源電圧で 1,8 kHz のクロック速度で動作します。シリアル EEPROM は、プラスチック DIP デュアルインライン、SO、MSOP、TSSOP 表面実装、ボール ピン付き SBGA など、さまざまなパッケージで ST から入手できます。配列。

メモリーチップ SPIバス付きEEPROM 高速バス アプリケーションに適しています。 速度が 5 MHz ~ 10 MHz、容量が 512 kbps ~ 1 Mbps のチップの出現により、このバスはメモリ チップ市場で急速に普及しています。 SPIバスを備えたEEPROMには入力があります ホールド (「キャプチャ」)、これにより、バス上でデータ シーケンスを送信するプロセスの一時停止中に同期を維持できます。 さらに、特別な制御入力があります W メモリマトリックスを書き込みから保護します。

メモリーチップ バス付きEEPROM マイクロワイヤー® 256ビットから16キロビットまでの容量で利用できます。 現在、MICROWIREバスは、外部アドレス/データバスを使用せずに十分に高いデータ転送速度を必要とする多くの最新デバイスで広く使用されています。

高速、低電圧のシリアルフラッシュメモリチップのSTファミリは、10000線式SPI互換インターフェイスを備えているため、シリアルEEPROMの代わりにフラッシュメモリを使用できます。 耐久性の高いCMOSフラッシュテクノロジーを使用して製造されたこれらのチップは、20年以上のデータ保持により、セクターごとに少なくともXNUMX回の再プログラミングサイクルを提供します。

現在、セクターまたはページ消去機能を備えたシーケンシャルフラッシュメモリには、XNUMXつの補完的なサブファミリがあります。

ページ プログラミング付きシリアル消去フラッシュ: M 25 Pxx シリーズ (完全生産中)

ページ消去とプログラミング機能を備えたシリアル フラッシュ メモリ: M 45 PExx シリーズ (これは新しいシリーズで、サンプルが入手可能で、フル生産が進行中です)。

さまざまなタイプの高密度シーケンシャル永続メモリ チップを見ると、25 MHz M25Pxx は、他の多くのタイプのシーケンシャル アクセス フラッシュ メモリ チップよりも大幅に高速です。

STシリアルフラッシュファミリは、最小限の命令数で1ミリ秒で43 MBのRAMをロードできるため、使いやすくなっています。 技術的およびソフトウェアによる保護により、保存されている情報が上書きされないように保護されます。

消費電力を削減するために、これらの IC は 2,7 V ~ 3,6 V の単一電源で動作し、消費電流が 1 µA 未満の低電力モードを備えています。 さらに、25 線式インターフェイスにより、バス通信の制御に使用されるデバイス ピンの数が大幅に削減されるため、他の同様の回路よりも高集積化と低コストが実現します。 M08Pxx シリーズのメモリ チップは、幅広および幅狭の SXNUMX、LGA、および MLP パッケージで入手できます。

評価とプログラミング用

M 25 PXX には便利なプログラマー/リーダーがあります。 このプログラマーは PC に直接接続し、任意の構成で M 25 xxx シリアル フラッシュ メモリへの直接アクセスと制御をユーザーに提供します。

M45PExx は、以前よりも粒度の高い一連の高性能不揮発性メモリ チップです。 256 バイトの任意のページを個別に消去およびプログラムすることができ、書き込みコマンドはバイト レベルでデータを変更する可能性を提供します。 さらに、M45PExx のアーキテクチャは、必要なアプリケーション ソフトウェアを最小限に抑えるように最適化されています。 256 バイトの 12 ページを変更するには、書き込みに 2 ミリ秒、プログラムに 10 ミリ秒、消去に 45 ミリ秒かかります。 これにより、MXNUMXPExx 高性能シリアル不揮発性メモリ チップは、頻繁に変化する大量のデータのストレージを必要とするアプリケーションでの使用に非常に適しています。

特殊なメモリ チップは、特定のアプリケーション向けに個別の特性を持っているか、要件に従って設計されています。 これらは、特定の I/O 回路と特殊な内部ロジックを備えた標準メモリ アレイに基づいています。 これらの製品はシリアル EEPROM に基づいており、VESA 規格の「プラグ アンド プレイ」コンピュータ モニタ、コンピュータ DRAM モジュールなどのアプリケーション用のロジックが含まれています。

これらのマイクロ回路の中で、注目することができます M 24164-16 K b カスケード EEPROM 特別なアドレス指定を使用すると、8つのバスで2つのデバイスをカスケードで使用でき、IXNUMXCバスで競合が発生した場合に特別なアドレス指定を使用できます。

私たちの市場で広く使用できる別の特殊なチップは、 M 34 C 00 - 電子ボード記述子、 ボードに関する小さな電子メモを保存するように設計されています . M34C00 は、登録番号、工場出荷時設定 (デフォルト)、ユーザー設定、ボードの寿命中のイベントに関するデータ、ボードの故障やサービス メンテナンスに関する情報などを保存できます。このチップには 3 ビットのバンクが 128 つあります (2,5 つはバンクです)。消去不可 (OTP タイプ)、5,5 つの標準 EEPROM バンクと 8 つの標準 EEPROM バンク (永久書き込み保護付き)、8 線式 I? C バス シリアル インターフェイス、40 V ~ 85 V の電源、SO XNUMX または TSSOP XNUMX ハウジング、動作温度範囲 - XNUMX ~ + XNUMX °C。

非接触メモリチップ 特定の製品です。 それらの分類によれば、一方では特殊なEEPROMに起因する可能性があり、他方では、それらは最近さまざまな分野で広く使用されている独立したタイプのメモリとして区別することができます。 STは、非接触通信メモリの新しいISO規格であるISO 14443タイプB(輸送中のスマートカードや他の多くのアプリケーションのマイクロコントローラデバイスに実装)、およびISO15693とISO18000の開発に貢献しています。

STは現在、タグ、無線周波数識別(RFID)、特殊なメモリチップを使用する非接触アクセスシステムなどのアプリケーション向けに、RFインターフェースを備えた非接触メモリチップおよび非接触通信チップの新シリーズを提供しています。 ロシア市場で人気のあるこのタイプのいくつかのマイクロ回路の機能に注目してみましょう。

マイクロチップ SRIX4 K OTP、バイナリカウンタ、書き込み保護機能を備えた 4096 ユーザー ビット EEPROM を備えています。 ISO 14443-2/3 タイプBに準拠。 フランステレコムが特許を取得したクローン作成防止機能を搭載しています。 13,56 MHzの搬送波周波数、847 kHzの副搬送波周波数、106 kbpsのデータレートの周波数で動作します。 リーダーからカードへの送信にはデータの振幅変調 (ASK) が使用され、カードからリーダーへの送信には XNUMX 進位相変調 (BPSK) が使用されます。

マイクロチップ

LRI 512 データ ブロック レベルでロックする 512 ビットです。 ISO 15693 (最大 1 メートル) および E 要件に完全に準拠しています。 A. S. 13,56 MHz のキャリア周波数で動作し、1/4 および 1/256 パルス コーディングで、XNUMX つまたは XNUMX つのサブキャリア周波数で高速および低速データ レートを使用します。 リーダーからカードへの送信中にデータ振幅変調が実行され、カードからリーダーへの送信中にマンチェスター符号化が実行されます。

マイクロチップで CRX14 ISO 14443 タイプ B (無線インターフェイス) に準拠したプロトコルと変調を備えた無線通信メカニズムがチップに組み込まれています。 France Telecom の特許取得済みのアンチクローン機能を搭載しています。 400 線式シリアル バスを介して 14 kHz の周波数でベースへのシリアル アクセスを提供します。 C は、32 つのバス上で 016 つの CRX XNUMX に接続する機能を備えています。これには、入出力パケット用の XNUMX バイトのバッファと、巡回冗長コード計算機 (CRC 計算機) が組み込まれています。 S XNUMX ナロー (圧縮) ケースでご利用いただけます。

ST は、不揮発性 RAM チップを開発および製造する数少ない企業の XNUMX つです (NVRAM)。 障害時や外部電源の喪失時に RAM データの安全性を確保するための ST のソリューションは、チップ上またはシステムボード上に直接配置されたバックアップ電源 (小型リチウム電池) を使用することです。 RAM を使用して解決された問題に基づいて、ST は、スーパーバイザ、ZEROPOWER® NVRAM、シリアル RTC、および TIMEKEEPER® NVRAM の XNUMX 種類の NVRAM チップを製造しています。

スーパーバイザにはXNUMXつのクラスがあります。マイクロプロセッサスーパーバイザ(マイクロプロセッサ スーパーバイザー) および不揮発性ROMスーパーバイザー(NVRAM スーパーバイザー)、および両方のクラスの組み合わせも可能です。

マイクロプロセッサ スーパーバイザ (μ P) の主な機能は、電圧監視とウォッチドッグ機能です。 ほとんどのマイクロプロセッサ スーパーバイザにはこれらの機能が含まれています。 結合された超小型回路では、他の機能の統合が可能です。 NVRAM スーパーバイザの主な機能は、バッテリ切り替えによる電圧監視と書き込み保護です。

電圧モニターは、電源電圧を監視して信号を生成することにより、マイクロプロセッサー(およびシステム)を保護します。 リセット (リセット) 供給電圧の許容できないほど低い値でのマイクロプロセッサの初期状態への移行。 このオプションは ロー 電圧 検出 (LVD) -「低電圧検出」。

電源投入時、電圧モニタは電源電圧が安定するまで RESET 信号も出力します。 このオプションは 力 - on リセット (ポート) - 「電源投入時にリセット」。

非常用バッテリー切替回路を内蔵し、外部電源の電圧を監視します。 特定のスイッチングしきい値を下回るとバッテリー電源に切り替わり、低電力スタティック RAM (LPSRAM) に連続電圧を供給してデータを保存します。

統合された書き込み保護回路は、外部電源の電圧を監視し、特定のしきい値レベルを下回ると、LPSRAM へのアクセスを閉じます。

場合によっては、不揮発性 RAM を取得するために、開発者は既存のモジュールを使用する代わりに不揮発性 RAM を作成するという問題を解決します。 標準的な低電力ランダム アクセス メモリ (SRAM) は、バッテリ、書き込み保護回路、バッテリ スイッチング回路を追加することで NVRAM に変換できます。 ST には、これらすべての機能を統合したデバイスがいくつかあります。 さらに、バッテリーと水晶振動子は SNAPHAT ® パッケージに統合されているため、NVRAM ソリューションの開発タスクが簡素化されます。

リアルタイム クロックへの無停電電源供給にはバッテリ スイッチと書き込み保護回路が必要なため、NVRAM スーパーバイザにリアルタイム クロックを搭載したいと考えるのは自然なことです。 ST には、この組み合わせを持つ XNUMX つのマイクロ回路があります - これらはマイクロ回路です M41ST85、 M48T201 и M48T212 . これら XNUMX つのデバイスにはすべて、マイクロプロセッサ スーパーバイザ機能 (POR、LVD、およびウォッチドッグ) も含まれています。 リアルタイム クロックを備えた NVRAM スーパーバイザは、「TIMEKEEPER® スーパーバイザ」と呼ばれます。

最新のST開発のXNUMXつはチップです M41ST87 レジで使用するために設計されたSOX28ケース。 このスーパーバイザは、高度なデータ保護とセキュリティを必要とするアプリケーション向けに特別に設計されています。 マイクロ回路 M41ST87 スーパーバイザ内のメモリ内容を消去する改ざん検出回路と組み合わせて、POS 端末やクレジット カード端末などのリモート デバイスのセキュリティを確保します。 これらは、NVRAM スーパーバイザ、シリアル リアルタイム クロック、およびマイクロプロセッサ スーパーバイザを 28 つの新しい ST 28 ピン SOIC (SOX28) パッケージに統合します。 水晶に加えて、SOX32 パッケージには 3 kHz 水晶も含まれており、これにより超小型回路の接触領域のプロファイルとサイズが縮小されました。 5V および 41V 電源バージョンが用意されている M87STXNUMX は、多くのさまざまな機能を統合し、外部バッテリーまたは通常システムに搭載されている独自のバックアップ電源を利用して、コストも節約します。

侵入検知回路には 128 つの独立した入力があり、それぞれを複数の異なる接続方式に設定できます。 改ざん現象が検出されると、ユーザー オプションには、内部 41 バイトの RAM のクリア、システム マイクロプロセッサへの割り込みの送信、および外部 RAM をクリアするための専用信号ピンが含まれます。 これらの機能により、侵入者が RAM に格納されている機密データ (ユーザーのパスワードなど) にアクセスしたり、システム プロセッサを中断してセキュリティ侵害を通知したりするのを防ぎます。 これらの機能は、M87ST41 チップがバッテリ バックアップ モードで動作している場合にも提供されます。 その他のセキュリティ オプションには、クロック障害の検出と改ざんが検出されたときの自動タイムスタンプが含まれます。 さらに、M87ST64 はユーザーに一意の XNUMX ビット シリアル番号を提供します。

水晶を埋め込んだM41ST87チップパッケージは、安全性にも貢献しています。 システムのメンテナンスに関連するスペースとコストを節約することに加えて、クオーツは外部アクセスから閉じられています。 さらに、自然環境の影響からよりよく保護されます。 すべての要因を考慮に入れると、STによるこのようなソリューションにより、システム全体のコストを削減できると主張できます。

チップNVRAMスーパーバイザー M41ST87 低電力 RAM の管理に使用できます。 ここでは、自動バッテリースイッチ回路、RAM への書き込みを保護するアクセス許可回路 (Chip - Enable Gate)、およびバッテリーモニターの内蔵回路が使用されています。 これにより、M41ST87 バックアップ バッテリを使用して NVRAM を作成し、LPSRAM 電力を複製することができます。

M41ST87 は、2 分の 400 秒から数百年の範囲の分解能で時間と日付を追跡するカウンター レジスタを備えた、プログラム可能なバッテリ駆動のリアルタイム クロックに基づいています。 これらは、周波数 41 kHz の I 87 C インターフェイスを介してアクセスされます。 低消費電力 CMOS テクノロジを使用して形成された M256ST8 リアルタイム クロック回路 RAM は、21 バイトのレジスタを備えた 128x8 ビットとして編成され、XNUMX バイトのネイティブ NVRAM と一意のシリアル番号専用の XNUMX バイトを備えています。

M41ST87 IC スーパーバイザには、1,25V コンパレータ基準を備えた 62,5 つの独立した電源障害事前警告回路 (PFI/PFO)、128 つの入力上の複数のソースからトリガできるリセット回路、および信号を出力する低電圧検出回路が含まれています。 .リセット。 41 ミリ秒から 87 秒までプログラム可能なタイムアウトを持つウォッチドッグ タイマーもリセット ソースとして使用できます。 さらに、改ざん検出回路をリセットソースとして構成することもできます。 PFI/PFO 回路の一方または両方を使用して、停電の早期警告を提供するだけでなく、再閉回路の制御にも使用できます。 したがって、MXNUMXSTXNUMX を使用すると、最大 XNUMX つの異なる電源電圧 (Vcc を含む) を制御できます。

薄型のSOX28パッケージは、ボード上のスペースをほとんど占有しません(ピンを含めて2,4x10,42 mm)。 チップM41ST87は、-40oCから+85oCの工業用温度範囲で動作します。

表面実装および高密度RAMソリューションの場合、STは個別のスーパーバイザーと複数のLPSRAMを使用することをお勧めします。 このようなマルチチップソリューションは、多くの場合、他のソリューションよりも必要なボードスペースが少なく、ハイブリッドDIPよりもはるかに低コストです。

ユーザーは、さまざまな量の LPSRAM を適切な ST NVRAM Supervisor に接続できるため、さまざまな密度と機能を構成できます。 典型的な組み合わせは次のとおりです。

- M16Z3 スーパーバイザを使用する 5Mbps、40V または 300V SMT ソリューション、トップ バッテリなし、68 つの M512ZXNUMX 低電力 RAM 付き。

-M1SZ4WSNAPHAT®スーパーバイザーと低電力SRAMタイプM3Z40WまたはM100Z68Wを使用した128Mビットまたは68Mビットの512VSMTソリューション。

シリーズ IC ゼロパワー® 外部主電源がない場合でもデータを保存できることからその名前が付けられました。 これらは、低電力 RAM (LPSRAM) とスーパーバイザ NVRAM という 4 つの主要コンポーネントで構成されます (図 XNUMX)。 一般的な LPSRAM は、バッテリのみで動作する場合の消費電力は通常 XNUMX µA 未満で、小型リチウム バッテリで駆動すると数年間データを保存できます。

NVRAM スーパーバイザは、バッテリ スイッチ回路と書き込み保護回路の XNUMX つの主要回路で構成されます。 バッテリー切り替え回路は、LPSRAM 電源をシステム安定化電源 (Vcc) からバッテリー電源 (Vbat) に切り替えます。 この回路は Vcc を監視し、Vcc が低下し始めると、LPSRAM の電源がバックアップ バッテリーに切り替わります。

STMICROELECTRONICSのメモリチップ。 参照データ。 STによるZEROPOWERNVRAMメモリチップアーキテクチャ
米。 4.ZEROPOWER®NVRAMメモリチップのアーキテクチャ

Vccが特定のしきい値を下回ると、マイクロプロセッサの動作が不安定になる可能性があり、これにより誤った書き込みが発生したり、RAMの内容がクリアされたりする可能性があります。 書き込み保護回路は、この状況を防ぐためにマイクロプロセッサがLPSRAMにアクセスするのを防ぎます。

すべてのマイクロ回路 ゼロパワー® NVRAM ST各社は同じ機能を備えており、他の外部回路は必要ありません。 現在、超小型回路は、NVRAM と LPSRAM スーパーバイザが同じチップに統合され、最大 256 kbit 以下の密度で製造されています。 高密度化のために、XNUMX つの別個のマイクロ回路が引き続き使用されます。

STMICROELECTRONICSのメモリチップ。 参照データ。 STNVRAMチップパッケージタイプ
米。 5. NVRAM チップ パッケージの種類

ST の NVRAM チップは、さまざまなパッケージで入手できます。 主な表面実装パッケージ (SMT) は、 SNAPHAT® (図5a)。 SOH 28 パッケージのチップには標準の SRAM ピン配列があり、バッテリーは留め具で上部に取り付けられているため、交換が簡単です。 ハウジングの種類 カパット (図 5b) には取り外し不可能なバッテリーがあります。 スルーホール実装を使用するアプリケーションに推奨されます。

スルーホール ソリューションと高 RAM 密度の場合、ハイブリッド DIP パッケージが利用可能です。このパッケージでは、LPSRAM とスーパーバイザがバッテリとともに共通のプリント基板に実装された別個のチップです (図 15c)。 現在、最大 16 M ビットの RAM 密度が利用可能です。

開発者を念頭に置いて、最新の ZEROPOWER ® NVRAM の 48 つは、ロー プロファイル パッケージの M 32 Z XNUMX V チップです。 チップ M48Z32V 32V で 8Kx3,3 LPSRAM メモリ密度を備えています。薄型 44 ピン SOIC パッケージは、回路基板からわずか 0.12 インチ (3,05mm) の高さにあるため、ユーザーは基板レイアウトの柔軟性を高め、設計者の高さに関するサイズの懸念を解消できます。

マイクロチップ M48Z32V 内蔵のバッテリバックアップスイッチと書き込み保護回路があり、256キロビットの低電力SRAMと組み合わせて停電が発生した場合に備えています。 これらのチップのアクセス時間は、M35Z48V-32MT35の場合は1 ns、M70Z48V-32MT70の場合は1nsです。

M200Z40V はわずか 48nA (typ. at 32°C) しか消費せず、18mAh の容量で XNUMX 年間のバッテリ寿命でデータを保存できます。 このチップは、すでにボードにリチウム電池が搭載されているシステムと互換性があります。 薄型シャーシと価値の組み合わせ M48Z32V 多くのアプリケーションで NVRAM ソリューションとして使用できます。

接点を使用して任意のバッテリ電源に接続することにより、M48Z32V チップは、任意のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ用の通常の非同期スタティック RAM として使用できます。

M48Z32V は、SOH44 SNAPHAT® タイプ ST パッケージに類似した SO44 パッケージで製造されていますが、トップ バッテリはありません。 3,3V (±10%) 電源で動作し、商用温度範囲 (0 ~ 70°C) で動作します。

STMICROELECTRONICSのメモリチップ。 参照データ。 ST TIMEKEEPER NVRAM チップのアーキテクチャ
米。 6.TIMEKEEPERチップのアーキテクチャ ® NVRAM

マイクロサーキット TIMEKEEPER® NVRAM NVRAM STコアテクノロジーの使用に基づいています。 ZEROPOWER ® NVRAM チップはバッテリ駆動であるため、リアルタイム クロックを追加すると、NVRAM チップの機能とアプリケーションが大幅に拡張されます。 あなたの名前 TIMEKEEPER® このような超小型回路は、外部システム電源がなくてもシステムに正確な時刻、曜日、日付を提供するカレンダー付きのリアルタイムクロックが存在するために正確に取得されました(図6)。

TIMEKEEPER ® NVRAM チップは、ZEROPOWER ® NVRAM に基づいており、32 kHz 水晶発振器を含むリアルタイム クロック/カレンダー回路が追加されています。 LPSRAM にデータを格納するために使用される非常電源スイッチング回路は、RTC にも使用されます。 同様に、RTC 書き込み保護のために、NVRAM 書き込み保護スキームが適用されます。 RTC ジェネレーターは電力が最適化されており、その消費量は 40 nA を超えません。

リアルタイム クロックの動作原理は、32 kHz の発振器を使用し、その周波数を複数のカウンターで分周することです。 最初のカウンタはジェネレータの周波数を 32,768 で分周し、その出力は XNUMX ヘルツの周波数の信号を生成します。 次のカウンタは秒数をカウントし、XNUMX 分ごとに分カウンタに信号を送信します。 次に続くカウンターは、XNUMX 世紀あたり XNUMX つのパルスを生成するまで、周波数を下方に分割し続けます。 追加のロジックを使用して、各月の日数を制御し、閏年を考慮します。

カウンタの出力のデータは、現在の時刻と日付に対応しています。 これらのパラメータは NVRAM 分散メモリ領域に転送され、RAM セルの通常のアドレスとして表示されます。 ユーザーは、NVRAM 空間でこれらのアドレスを読み書きすることにより、時刻と日付を読み書きします。

バッファーは、RTC データの「シームレスな」読み取り/書き込みを提供します。 RTC を読み取ると、現在のリアルタイム状態に関するキャプチャ データのフレームがバッファに格納され、そこからデータがマイクロプロセッサによって読み取られます。 データ フレームの存在により、マイクロプロセッサによる読み取りの次のサイクル中の時間の不変性が保証されます。 同様に、書き込みサイクル中、バッファはマイクロプロセッサからのデータを保持し、日時情報の書き込みサイクルの終了を待って、着信データを時間カウンターに同時に転送します。

RTC レジスタは LPSRAM にマップされます。 このために、8 ~ 16 バイトの LPSRAM が使用されます。 曜日、日付、および時刻は、通常の RAM アドレスとして読み書きされます。 ZEROPOWER ® NVRAM を組み込んだ TIMEKEEPER ® NVRAM チップは、追加の外部回路がないことを含め、すべての主要機能を保持しています。 最大 256 kbps のメモリ密度で、リアルタイム クロックと NVRAM スーパーバイザが LPSRAM と同じダイに統合されています。 メモリ密度を高めるために、別の LPSRAM チップが使用されます。 実装技術に応じて、チップを構成するコンポーネントを XNUMX つの「ハイブリッド」パッケージに配置することも、同じ基板上に別の IC パッケージ (TIMEKEEPER ® パッケージングの新技術) に配置することもできます。

TIMEKEEPER® NVRAM チップと同様、シリアル リアルタイム クロック (シリアル RTC) 外部システムに電力が供給されていない場合でも、現在のリアルタイムを追跡します。 標準のSRAM非同期パラレルインターフェイスの代わりに、シリアルRTCはシリアルバスを使用します。 STデバイスは、業界標準のシリアルインターフェイスのXNUMXつのバージョンで利用できます。 CおよびSPI。

これらのチップは TIMEKEEPER ® NVRAM に基づいており、NVRAM の量を数バイトに減らし、インターフェイスを上記の標準のいずれかに変更しています。

ほとんどのデバイス シリアル RTC バッテリ スイッチ、書き込み保護回路、および電源リセットやウォッチドッグ タイマーなどの他の多くの最新のマイクロプロセッサ監視機能が含まれています (図 7)。

冗長性を必要としない、またはコンデンサを使用した短期間の冗長性のみが必要なアプリケーション向けに、STはよりシンプルで安価なシリアルRTCデバイスを提供しています。 M 41 T 0 и M 41 T 80 .

STMICROELECTRONICSのメモリチップ。 参照データ
米。 7.シリアルRTCNVRAMチップのアーキテクチャ

ST のフル機能のシリアル リアルタイム クロック IC には、多くのマイクロプロセッサ スーパーバイザ機能があります。 例えば、 M 41 T81- これはIインターフェースを備えたシリアルRTCです2400 kHz、アラーム、プログラマブル ウォッチドッグ、プログラマブル方形波発生器を備え、SO 8 または SOX28 SOIC タイプ ハウジング (ハウジングにクォーツ内蔵) を搭載。 チップ M 41 T 94 SPIインターフェースを備えた最初のシリアルRTCSTデバイスです。 P O R / LVD回路、プログラマブルウォッチドッグ、アラーム、リセットボタンを接続する機能が統合されています。 このチップは、SO16およびSOH28SNAPHAT®パッケージで提供されます。 シリアルRTCチップ M 41 ST 84 Iインターフェース付き2C 400 kHz は、マイクロプロセッサ スーパーバイザの高度な機能によって区別されます。 P O R / LVD、プログラマブル ウォッチドッグ、およびアラーム機能に加えて、停電早期警告 (PFI / PFO) および入力リセットも提供します。 SO 16 ハウジングで製造。

最新の ST NVRAM チップは、一部のチップ (M41ST85、 M41ST87 и M41ST95) シリアル RTC と TIMEKEEPER® スーパーバイザの両方に分類できます。 達成された統合レベルにより、水晶をモノリシックマイクロ回路パッケージに水晶の隣に直接配置することが可能になり、上部のバッテリーには持っていきません。 信頼性とセキュリティを向上させるこのようなソリューションの例は、マイクロ回路です。 М41ST85МХ6 .

STは、高度に統合されたSERIAL RTCチップとともに、リアルタイム システムへの連続出力に必要な最小限のデバイスを製造しています。 マイクロチップはそのようなデバイスです。 M 41 T 0 и M 41 T80。 これらには、タイム カウンタの完全なセットが含まれており、うるう年の機能が考慮されています。 これらのデバイスの追加機能には、割り込み処理を備えたプログラム可能なアラーム信号、プログラム可能な方形波出力、および他のチップのクロック ジェネレーターの基準入力信号として使用される別個の 32 kHz 信号出力が含まれます。 これらの機能により、これらのチップは消費者市場の大部分のアプリケーション ニーズをカバーします。

M41T0 および M41T80 IC には、業界標準の I シリアル インターフェイスがあります。2C 400 kHz、-40 ℃ ~ +85 ℃の工業用温度範囲で動作します。表面実装パッケージで製造されている両デバイスは、低消費電流で 2 V ~ 5,5 V の電圧の電源で動作します。 たとえば、M41T0 はスタンバイ モードで 900 nA しか消費せず、アクティブ モードで 35 µA しか消費しません (標準 3,0 V 電源を使用)。 M41T80 の消費電流はスタンバイ モード (標準電源電圧 1,5 V) で 3,0 µA、アクティブ モード (最大電源電圧 30 V) ではわずか 3,0 µA です。

メインのクロック維持タスクに加えて、M41T0 チップには、電源電圧の低下によるクロック ジェネレータの周波数ドリフトを検出するための発振器ストップ ビット オプションがあります。 M41T80 に関しては、そのタイミング特性は、スヌーズ モードを備えたプログラム可能なアラーム割り込み、専用の 32 kHz 周波数出力、および 1 Hz ~ 32 kHz のプログラム可能な方形波出力によって補完されています。 専用の 32 kHz ピンは、基準として 32 kHz を必要とする位相ロック クロック回路を備えたマイクロプロセッサおよびマイクロコントローラを駆動するために使用できます。 さらに、マイクロ回路が低電力モードで動作する場合、同じピンをマイクロ回路のクロック同期に使用できます。 32 kHz 出力は連続動作用に設計されていますが、ユーザー ソフトウェアによって無効にされる場合があります。

M41T80 チップのアラーム機能には、1 年に 32 回から 2 秒に XNUMX 回アラームを繰り返すモードがあります。 方形波プログラミング機能を使用すると、周波数を XNUMX Hz ~ XNUMX kHz の範囲で XNUMX の乗数でプログラムできます。

STMICROELECTRONICSのメモリチップ。 参照データ
米。 8. M41T80チップの配線図

M41T80チップはIバスに簡単に接続できます2ほぼすべてのマイクロプロセッサおよびマイクロコントローラで C 400 kHz に対応し (図 8)、外部ダイオードとコンデンサを追加することで、瞬間的な停電時にも常にマイクロコントローラをサポートできます。 バス以来2Cはオープンドレインで動作するため、マイクロプロセッサとM41T80の間の電圧マッチングに問題はなく、電圧デカップリングにはダイオードを1つ使用するだけで十分です。 3,3 F のコンデンサと 10 V の Vcc 電源電圧を使用する場合、予想されるバックアップ時間は約 XNUMX 日です。

M41T80 ICは、小型のSO8パッケージで提供されます。 TSSOP8パッケージでもご利用いただけます。

SERIALRTCSTシリーズのチップの中で最も単純なデバイスはチップです M 41 T0、 M41T00、M41T0をベースに開発。 このデバイスには、バッテリ スイッチとソフトウェア クロック キャリブレーションはありませんが、発電機の故障検出機能と I インターフェイスがあります。2400kHzからのC。

マイクロチップ M41T0 1Vで外部3,3Fコンデンサを使用すると、最大XNUMX週間のバックアップ電力を供給できます。

ST NVRAMチップ用の上部バッテリーは別売りであり、これらの回路を注文する際にはこれを考慮する必要があります。

NVRAM メモリ チップは他社でも製造されていますが、その多くは ST コンポーネントに固有の機能を備えていません。 NVRAM STMicroelectronics チップは、主に高度な統合、内蔵バッテリ スイッチの存在、およびソフトウェアを使用してクロックを調整する機能 (ST の Web サイトで入手可能) によって区別されます。

出版物: cxem.net

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