Chips de memoria de STMICROELECTRONICS. Dato de referencia

Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Aplicación de microcircuitos

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El artículo proporciona una descripción general de varios tipos de memoria desarrollados y fabricados por STMicroelectronics, uno de los principales fabricantes mundiales de componentes electrónicos, incluidos chips de memoria, y que cuenta con una tecnología única para la producción de memoria Flash y sistemas de memoria programable en un solo chip.

Actualmente, STMicroelectronics (ST) desarrolla y fabrica comercialmente los siguientes tipos de chips de memoria:

EPROM - memoria con borrado UV y programación única, incluidos chips de memoria estándar como OTP и UV EPROM chips de memoria avanzados OTP и UV EPROM familia Tigre Rango, chips de una nueva familia de memoria ROM flexible, diseñado para reemplazar MaskROM, así como chips de memoria PASEO и RPM WSI (EE. UU.), que pasó a formar parte de ST;

EEPROM и DE SERIE NVM (memoria a largo plazo no volátil en serie): los chips de memoria se producen a partir de la memoria no volátil reprogramable en serie EEPROM con interfaz de bus diferente, chips seriales Flash -memoria, chips de memoria estándar de propósito especial (MAPE) y sin contacto (SIN CONTACTO RECUERDOS) chips de memoria;

Tipo de memoria flash NOR - ST fabrica chips de memoria Flash: estándar de la industria con diferentes fuentes de alimentación, con arquitectura extendida para diversas aplicaciones, chips de memoria heterogéneos y chips de memoria Flash de la familia " destello de luz ";

Tipo de memoria flash NAND - una nueva dirección en la producción de chips de memoria ST.

SRAM - La empresa ST fabrica chips de memoria SRAM asincrónicos de baja potencia con diferente fuente de alimentación y velocidad;

NVRAM - Existen diversas soluciones para SRAM con respaldo de batería, que se clasifican como Supervisores, Zeropower, Timekeeper y Serial Real Time Clock (Serial RTC);

PSM - en línea con la dirección estratégica de "sistemas en un chip", ST diseña y fabrica chips de memoria programables que brindan una solución de sistema de memoria completa para microcontroladores y desarrollos de procesadores de señal (DSP);

Tarjeta electrónica - Se encuentra disponible una amplia gama de chips para Smartcard y sistemas de seguridad.

Una gran cantidad de tipos y tipos de chips de memoria producidos por ST no permite su cobertura detallada incluso dentro del marco de un artículo de revisión. Por lo tanto, aquí intentaremos detenernos solo en las características principales de algunas familias de chips de memoria ST de los que se muestran en la Fig. una.

Arroz. 1. Tipos y series principales de chips de memoria de STMicroelectronics (haga clic para ampliar)

ST es uno de los principales fabricantes de memorias del mundo. OTP и EPROM con borrado UV, lo cual es conveniente para diseñar, fabricar y reemplazar ROM de máscara porque se programan al final de la producción.

Los microcircuitos fabricados tienen una capacidad de 64 kbps a 64 Mbps con una fuente de alimentación de 5 y 3 V, velocidad suficiente, varios paquetes, incluidos los de montaje en superficie. La organización de la memoria del dispositivo puede ser del tipo x 8, x 16 y x 8 / x 16. Descifrar las designaciones de los chips de memoria ST del formulario OTP и UV EPROM se muestra en la figura. 2.

La cartera de productos incluye circuitos integrados estándar de 5 V y 3,3 V, circuitos integrados avanzados de la familia Tigre Gama de Colores con fuente de alimentación de 3 V (2,7-3,6 V) y microcircuitos de una nueva familia FlexibleROM™.

Estos tipos de memoria están disponibles en paquetes de doble fila de plástico PDIP con ventana de cerámica FDIP, así como en paquetes PLCC y TSOP de montaje en superficie.

Para serie de baja tensión Tigre Gama de Colores ST usó la última tecnología Fiscalía y UV EPROM. Las mejoras estructurales relacionadas con el espesor de las capas base han permitido mejorar significativamente el rendimiento eléctrico. Una reducción del 25 % en el grosor de la capa de óxido de la puerta hizo posible reducir el voltaje de umbral de la celda y aumentar la tasa de muestreo cuando se alimenta con 2,7 V.

STMicroelectronics se esfuerza por proporcionar al consumidor nuevos productos con características eléctricas mejoradas y, por lo tanto, recomienda que los clientes reemplacen la serie "V" con suministro de 3 - 3,6 V por la serie "W" - Tigre Rango, que tiene el mejor rendimiento cuando se alimenta con 2,7 - 3,6 V. Parámetros de temporización para la serie Tigre Gama de Colores garantizado por doble prueba de los chips a 2,7 V y 3 V. El tiempo de acceso a 2,7 V está marcado en el chip y el tiempo de acceso más rápido se especifica en la descripción. Son válidos los tiempos de acceso para tensiones de alimentación superiores a 2,7 V.

familia ultravioleta y OTP EPROM Tigre Gama de Colores caracterizado por ultra bajo consumo, alta velocidad y al mismo tiempo acceso rápido con tiempos de programación cortos. El tiempo de programación del chip es el mismo para los modos de programación de palabra y byte. Para los últimos chips con una densidad de 4 Mb y 8 Mb, la velocidad de programación se ha incrementado a 50 µs por palabra o byte.

Microcircuitos de la serie de bajo voltaje. Tigre Gama de Colores totalmente compatible con pines con la serie estándar de 5V UV и OTP EPROM . Esto asegura que sean totalmente compatibles para aplicaciones donde la energía del microprocesador cambia de 5V a 3V.

Arroz. 2. Sistema de notación para chips de memoria ST tipo OTP y UV EPROM

La tecnología EPROM de ST se mejora constantemente. Se abren nuevas perspectivas con la introducción de una nueva arquitectura de chips de memoria basada en el uso de tecnología de celdas de memoria multibit para lograr altas densidades de grabación, a partir de una capacidad de 64 Mbits. Además, cada nuevo desarrollo contiene varias innovaciones fotolitográficas que mejoran el rendimiento eléctrico de los microcircuitos.

Con la entrada en STMicroelectronics de WAFERSCALE INC (EE.UU.), la posibilidad de suministrar chips de memoria del tipo PASEO (ROM programable) / RPM (ROM reprogramable). Estos circuitos integrados están disponibles en tres rangos de temperatura de funcionamiento: comercial (0 a +70 °C), industrial (-40 a +85 °C) y militar (-55 a +125 °C). Además, algunos componentes se fabrican según el estándar militar (SMD), incluida la EPROM.

El último desarrollo de STMicroelectronics en el campo de las ROM programables eléctricamente es una familia de FlexibleROM™, que se puede utilizar como un simple reemplazo para cualquier ROM. Esta familia programable de una sola vez, fabricada con la tecnología de 0.15 µm de ST, está disponible para el consumidor con una capacidad de memoria inicial de 16 M bits. La nueva familia de chips de memoria "FlexibleROM" se refiere al tipo de memoria no volátil y está diseñada para almacenar código de programa. "FlexibleROM": ideal para usar en lugar de la ROM de máscara (MaskROM) y la transición de la memoria Flash a la ROM después de depurar el programa, si no hay planes para cambiar el código del programa en el futuro.

Gracias a la tecnología basada en Flash, el tiempo de programación también se reduce significativamente. Los FlexibleROM cuentan con una capacidad genérica de programa detallado de alta velocidad de datos, que permite programar un dispositivo de 64 Mbit en tan solo nueve segundos.

Otra ventaja sobre otras ROM de un solo programa es el alto rendimiento de programación, ya que el 100 % de la funcionalidad de la matriz de memoria se verifica durante la prueba.

Los chips de memoria FlexibleROM utilizan una tensión de alimentación de 2,7 V a 3,6 V para operaciones de lectura y de 11,4 V a 12,6 V para programación. Los dispositivos tienen una organización de 16 bits, por defecto, cuando se enciende, el modo de memoria se establece en "Leer", para que puedan leerse como ROM (ROM) o EPROM (EPROM).

Memoria serial no volátil - el tipo más flexible de memoria no volátil no volátil, que brinda la capacidad de escribir hasta el nivel de byte, sin necesidad de borrar datos antes de escribir un nuevo valor. Esto los hace ideales para almacenar parámetros.

Las familias de memoria flash serie de ST tienen capacidades de "borrado de sector/parpadeo de página" y "borrado de página/parpadeo de página". Esto es posible debido a la granularidad más fina de la memoria en comparación con la memoria Flash estándar, que tiene una característica de grano que no coincide con la característica de nivel de byte de la EEPROM serial.

ST tiene una gran experiencia en el uso de chips de memoria en serie en electrodomésticos. Ocupa una posición de liderazgo en la producción de chips de memoria para electrónica automotriz, así como para el mercado de componentes y periféricos de computadoras. Estas áreas son los principales consumidores de chips de memoria a largo plazo.

este año para EEPROM la empresa utiliza tecnología de fabricación de 0.35 micras, lo que permitió llevar la capacidad de memoria hasta 1 Mbps de acuerdo con las necesidades del mercado. Al mismo tiempo, la tecnología de fabricación de la memoria Flash en serie alcanzó el nivel de 0.18 micras y fue posible fabricar este tipo de memoria completamente de acuerdo con las demandas del mercado.

La cartera de NVRAM serie ST incluye una gama de circuitos de 256 bits a 16 Mbits. Todos los chips de memoria ST se proporcionan con descripciones, ejemplos de aplicaciones y archivos de modelos, lo que los hace fáciles de usar. Los chips de memoria no volátil serie ST están disponibles en cinco rangos de voltaje: de 4,5 V a 5,5 V, de 2,5 V a 5,5 V, de 2,7 V a 3,6 V, de 1,8 V a 5,5 V y de 1,8 V a 3,6 V.

Durabilidad del diseño EEPROM: más de un millón de ciclos de reescritura con seguridad de datos durante más de 40 años. Los chips se producen en varios paquetes, incluidos los tradicionales PSDIP, TSSOP, SO, así como los tipos modernos LGA y SBGA (película delgada). Además, es posible suministrar chips en paquetes en un tambor y en forma no aserrada.

ST Microelectronics fabrica una amplia gama de memorias seriales de alta calidad eeprom, con densidad de 1 kb a 1 Mb, con tres buses seriales estándar de la industria (400 kHz, I?C, bus de 2 hilos con una densidad de hasta 1 M bits, tipo de bus rápido de 1 M Hz MICROALAMBRE (r) con una densidad de 1 kbps a 16 kbps y un bus tipo SPI de 10 MHz ultrarrápido con una densidad de hasta 256 kbps), con una fuente de alimentación de 5 V, 2,5 V y 1,8 V. La notación serial EEPROM para paquetes típicos se muestra en la Figura 3. Para placas no aserradas y microcircuitos en tambores, las designaciones pueden diferir ligeramente.

Arroz. 3. El sistema de designación para chips de memoria ST del tipo EEPROM

Microcircuitos coherente EEPROM con bus I²C recomendado para uso en aplicaciones que no requieren una alta velocidad de bus para la acumulación y el almacenamiento de datos, pero que desean poder leer/escribir byte por byte y página por byte. El bus opera a 400 kHz con voltajes de suministro de hasta 1,8 V. La EEPROM serial de ST está disponible en una variedad de paquetes: DIP de plástico en línea dual, SO, MSOP, montaje en superficie TSSOP y matriz de bolas SBGA.

Chips de memoria EEPROM con bus SPI preferido para aplicaciones de autobuses de alta velocidad. Con la llegada de chips con velocidades de 5 MHz a 10 MHz y capacidades de 512 kbps a 1 Mbps, este bus está ganando rápidamente popularidad en el mercado de chips de memoria. Las EEPROM con bus SPI tienen entrada SOSTENER ("Capture"), que le permite mantener la sincronización durante las pausas en el proceso de transmisión de secuencias de datos en el bus. Además, hay una entrada de control especial W para proteger la matriz de memoria de la escritura.

Chips de memoria EEPROM con bus MICROWIRE® disponible en capacidades desde 256 bits hasta 16 kbits. Actualmente, el bus MICROWIRE se usa ampliamente en muchos dispositivos modernos que requieren una tasa de transferencia de datos lo suficientemente alta sin el uso de buses de dirección/datos externos.

La familia ST de chips de memoria Flash serie de alta velocidad y bajo voltaje tiene una interfaz compatible con SPI de cuatro hilos, lo que permite utilizar la memoria Flash en lugar de la EEPROM serie. Fabricados con tecnología CMOS Flash de alta duración, estos chips proporcionan al menos 10000 20 ciclos de reprogramación por sector con más de XNUMX años de retención de datos.

Actualmente existen dos subfamilias complementarias de memoria flash secuencial con capacidades de borrado de sectores o páginas:

Flash de borrado en serie con programación de página: serie M 25 Pxx (totalmente en producción)

Memoria flash en serie con borrado de página y programación: serie M 45 PExx (esta es una nueva serie, muestras disponibles, producción completa en progreso).

Al observar diferentes tipos de chips de memoria no volátil en serie de alta densidad, el M25Pxx de 25 MHz es significativamente más rápido que muchos otros tipos de chips de memoria flash en serie.

La familia ST Serial Flash puede cargar 1 MB de RAM en 43 ms con un número mínimo de instrucciones, lo que facilita su uso. Las protecciones técnicas y de software protegen la información almacenada para que no se sobrescriba.

Para reducir el consumo de energía, estos circuitos integrados funcionan con una sola fuente de alimentación de 2,7 V a 3,6 V y tienen un modo de bajo consumo que consume menos de 1 µA de corriente. Además, la interfaz de cuatro hilos reduce en gran medida la cantidad de pines del dispositivo utilizados para controlar la comunicación del bus, lo que resulta en una alta integración y un costo más bajo que otros circuitos similares. Los chips de memoria de la serie M25Pxx están disponibles en paquetes S08, LGA y MLP anchos y estrechos.

Para evaluación y programación.

El M 25 PXX tiene un práctico programador/lector. Este programador se conecta directamente a una PC y permite al usuario acceder y controlar directamente la memoria flash serie M 25 xxx en cualquier configuración.

M45PExx es una serie de chips de memoria no volátil de alto rendimiento con un tamaño de grano más alto que antes. Cualquier página de 256 bytes se puede borrar y programar individualmente, y el comando Escribir brinda la posibilidad de modificar datos a nivel de byte. Además, la arquitectura del M45PExx está optimizada para minimizar el software de aplicación requerido. Se necesitan 256 ms para escribir, 12 ms para programar o 2 ms para borrar para modificar una página de 10 bytes. Esto hace que los chips de memoria no volátil serie de alto rendimiento M45PExx sean muy adecuados para su uso en aplicaciones que requieren el almacenamiento de grandes cantidades de datos que cambian con frecuencia.

Los chips de memoria especializados tienen características individuales para aplicaciones específicas o están diseñados de acuerdo con los requisitos. Se basan en matrices de memoria estándar con circuitos de E/S específicos y lógica interna especializada. Estos productos están basados ​​en EEPROM serial e incluyen lógica para aplicaciones como monitor de computadora "Plug and Play" con estándar VESA, módulos DRAM de computadora, etc.

Entre estos microcircuitos, uno puede notar M 24164-16 K b en cascada EEPROM con direccionamiento especial, la posibilidad de utilizar 8 dispositivos en cascada en un bus y direccionamiento especial utilizado en caso de conflictos en el bus I 2 C.

Otro chip especializado que puede ser ampliamente utilizado en nuestro mercado es M 34 C 00 - descriptor de la placa electrónica, diseñado para almacenar pequeñas notas electrónicas sobre el tablero . El M34C00 puede guardar el número de registro, configuraciones de fábrica (predeterminadas), configuraciones de usuario, datos sobre eventos durante la vida útil de la placa, información de fallas y servicio de cualquier placa, etc. Este chip tiene 3 bancos de 128 bits (uno no borrable (tipo OTP), un banco EEPROM estándar y un banco EEPROM estándar con protección permanente contra escritura), I? Interfaz serial de bus C, alimentación de 2,5 V a 5,5 V, carcasa SO 8 o TSSOP 8, temperatura de funcionamiento - 40 … + 85 °C.

Chips de memoria sin contacto son un producto específico. Según su clasificación, por un lado, pueden atribuirse a EEPROM especializadas y, por otro lado, pueden distinguirse como un tipo de memoria independiente, que recientemente ha sido ampliamente utilizada en diversos campos. ST ha contribuido al desarrollo de un nuevo estándar ISO para la memoria de comunicación sin contacto: ISO 14443 tipo B (implementado en dispositivos microcontroladores en tarjetas inteligentes en el transporte y muchas otras aplicaciones), así como ISO 15693 e ISO 18000.

ST ahora ofrece una nueva serie de chips de memoria sin contacto y chips de comunicación RF sin contacto para aplicaciones tales como etiquetas, identificación por radiofrecuencia (RFID) y sistemas de acceso sin contacto que utilizan chips de memoria dedicados. Tomamos nota de las características de algunos microcircuitos de este tipo populares en el mercado ruso.

Microchip SRIX 4 K Tiene EEPROM de 4096 bits de usuario con OTP, contador binario y protección contra escritura. Cumple con la norma ISO 14443-2/3 tipo B. Posee la función anticlonación patentada por France Telecom. Opera en una frecuencia portadora de 13,56 M Hz con una frecuencia subportadora de 847 kHz, una frecuencia con una tasa de datos de 106 kbps. Utiliza modulación de amplitud (ASK) para la transferencia de datos del lector a la tarjeta y modulación de fase binaria (BPSK) para la transferencia de la tarjeta al lector.

Microchip

LRI 512 tiene 512 bits con bloqueo a nivel de bloque de datos. Cumple totalmente con los requisitos de la norma ISO 15693 (hasta 1 metro) y E. UNA. S. Opera a una frecuencia portadora de 13,56 MHz con codificación de pulsos de 1/4 y 1/256 a velocidades de datos altas y bajas en una o dos frecuencias subportadoras. La modulación de amplitud de datos se realiza durante la transmisión desde el lector a la tarjeta y la codificación Manchester se realiza durante la transmisión desde la tarjeta al lector.

en un microchip CRX 14 hay un mecanismo de comunicación por radio en chip con protocolo y modulación ISO 14443 tipo B (interfaz de radio). Tiene la función anti-clonación patentada de France Telecom. Proporciona acceso en serie a la base a 400 kHz a través de un bus en serie de dos hilos I ? C con conectividad de bus único a ocho CRX 14. Tiene un búfer de 32 bytes para paquetes de entrada y salida y una calculadora CRC incorporada. Producido en estuche S 016 Estrecho (comprimido).

ST es una de las pocas empresas que desarrolla y fabrica chips de RAM no volátiles (NVRAM). La solución de ST para garantizar la seguridad de los datos de RAM durante fallas y pérdida de energía externa es usar una energía de respaldo (batería de litio en miniatura) ubicada directamente en la parte superior del chip o en la placa base. Basado en tareas basadas en RAM, ST fabrica cuatro tipos de chips NVRAM: Supervisores, ZEROPOWER® NVRAM, Serial RTC y TIMEKEEPER® NVRAM.

Hay dos clases de supervisores: supervisores de microprocesador (Microprocesador supervisor) y supervisores de ROM no volátiles (NVRAM supervisor), y también es posible una combinación de ambas clases.

Las funciones principales del supervisor del microprocesador (µ P) son el monitoreo de voltaje y la función de vigilancia. La mayoría de los supervisores de microprocesadores incluyen estas funciones. En microcircuitos combinados, también es posible la integración de otras funciones. Las funciones principales del supervisor de NVRAM son el monitoreo de voltaje con conmutación de batería y protección contra escritura.

El monitor de voltaje protege el microprocesador (y el sistema) al monitorear el voltaje de la fuente de alimentación y generar una señal REINICIAR (REINICIAR) para la transición del microprocesador al estado inicial a un valor inaceptablemente bajo de la tensión de alimentación. Esta opción se llama Baja Tensión Detectar (LVD) - "Detección de baja tensión".

Al momento del encendido, el monitor de voltaje también emite una señal de REINICIO hasta que el voltaje de suministro se ha estabilizado. Esta opción se llama Poder - on Reanudar (por) - "Reiniciar al encender".

Un circuito de conmutación de batería de emergencia integrado controla el voltaje de la fuente de alimentación externa. Cuando cae por debajo de cierto umbral de conmutación, se produce un cambio a la energía de la batería, lo que proporciona un suministro de voltaje continuo a la RAM estática de baja potencia (LPSRAM) para almacenar datos en ella.

Un circuito integrado de protección contra escritura monitorea el voltaje de la fuente de alimentación externa y, cuando cae por debajo de cierto nivel de umbral, cierra el acceso a LPSRAM.

A veces, para obtener RAM no volátil, los desarrolladores resuelven el problema de crearlas en lugar de usar los módulos disponibles. La RAM estándar de bajo consumo (SRAM) se puede convertir en NVRAM agregando una batería, un circuito de protección contra escritura y un circuito de conmutación de batería. ST tiene varios dispositivos que integran todas estas características. Además, la batería y el cristal están integrados en un paquete SNAPHAT®, lo que simplifica la tarea de desarrollar una solución NVRAM.

Dado que el reloj de tiempo real necesita un interruptor de batería y un circuito de protección contra escritura para alimentar el reloj de tiempo real, es natural querer tener el reloj de tiempo real en el supervisor de NVRAM. ST tiene tres chips que tienen esta combinación: estos son chips M41ST85, M48T201 и M48T212 . Los tres de estos dispositivos también incluyen funciones de supervisión de microprocesador: POR, LVD y perro guardián. Los supervisores de NVRAM con reloj en tiempo real se denominan "TIMEKEEPER® Supervisor".

Uno de los últimos desarrollos de ST es un chip M41ST87 en el estuche SOX28 diseñado para su uso en cajas registradoras. Este supervisor está diseñado específicamente para aplicaciones que requieren un alto grado de protección y seguridad de datos. microcircuitos M41ST87 combinado con detección de manipulaciones y esquemas de borrado dentro del supervisor para asegurar dispositivos remotos como POS y terminales de tarjetas de crédito. Integran el supervisor de NVRAM, el reloj serial en tiempo real y el supervisor del microprocesador en un nuevo paquete ST SOIC (SOX28) de 28 pines. Además del cristal, el paquete SOX28 también contiene cuarzo a 32 kHz, lo que redujo el perfil y el tamaño del área de contacto del microcircuito. Disponible en versiones de 3 V y 5 V, el M41ST87 integra muchas funciones diferentes y utiliza su fuente de alimentación de respaldo de una batería externa o normalmente se encuentra en los sistemas, lo que también ahorra costos.

El circuito de detección de intrusos tiene dos entradas independientes, cada una de las cuales se puede configurar para varios esquemas de conexión diferentes. Tras la detección del fenómeno de manipulación, las opciones del usuario incluyen borrar los 128 bytes internos de RAM, enviar una interrupción al microprocesador del sistema y un pin de señal dedicado para borrar la RAM externa. Estas funciones evitan que un intruso acceda a datos confidenciales (p. ej., la contraseña de un usuario) contenidos en cualquier RAM, así como también interrumpen el procesador del sistema para ser informado de una violación de seguridad. Estas funciones también se brindan cuando los chips M41ST87 funcionan en modo respaldado por batería. Otras opciones de seguridad incluyen la detección de fallas del reloj y la marca de tiempo automática cuando se detecta una manipulación. Además, el M41ST87 proporciona al usuario un número de serie único de 64 bits.

El paquete de chips M41ST87 con cuarzo incrustado también contribuye a la seguridad. Además de ahorrar espacio y el costo asociado con el mantenimiento del sistema, el cuarzo está cerrado desde el exterior. Además, está mejor protegido de los efectos del medio natural. Teniendo en cuenta todos los factores, se puede argumentar que tal solución de ST le permite reducir el costo del sistema en su conjunto.

Supervisor de chip NVRAM M41ST87 se puede usar para administrar RAM de baja potencia. Los siguientes circuitos incorporados están involucrados aquí: un circuito de cambio automático de batería, un circuito de permiso de acceso (Chip - Enable Gate) para proteger la RAM de escritura y un monitor de batería. Esto permite al usuario crear una NVRAM usando la batería de respaldo M41ST87 para alimentar la LPSRAM.

El M41ST87 se basa en un reloj en tiempo real programable alimentado por batería con registros contadores que rastrean la hora y la fecha con resoluciones que van desde centésimas de segundo hasta cientos de años. Se accede a ellos a través de la interfaz I 2 C con una frecuencia de 400 kHz. Formada con tecnología CMOS de baja potencia, la RAM del circuito de reloj en tiempo real M41ST87 está organizada como 256x8 bits, con registros de 21 bytes y tiene 128 bytes de NVRAM nativa más 8 bytes dedicados a un número de serie único.

El supervisor de microprocesador M41ST87 incluye dos circuitos independientes de prefallo de falla de energía (PFI/PFO) con una referencia de comparador de 1,25 V, un circuito de reinicio que se puede activar desde múltiples fuentes en dos entradas y un circuito de detección de falla de energía con una señal de reinicio. También se puede usar un temporizador de vigilancia con un tiempo de espera programable de 62,5 ms a 128 segundos como fuente de restablecimiento. Además, los circuitos de detección de manipulación pueden configurarse como fuentes de reinicio. Uno o ambos circuitos PFI/PFO se pueden usar no solo para una advertencia previa de un corte de energía, sino también para controlar los circuitos de reconexión. Por lo tanto, se pueden monitorear hasta tres voltajes de suministro diferentes (incluido Vcc) utilizando el M41ST87.

El paquete SOX28 de bajo perfil ocupa poco espacio en la placa (2,4 x 10,42 mm, pines incluidos). Los chips M41ST87 funcionan en el rango de temperatura industrial de -40 o C a +85 o C.

Para soluciones de montaje en superficie y RAM de alta densidad, ST sugiere usar un supervisor separado y múltiples LPSRAM. Una solución de chips múltiples de este tipo a menudo requiere menos espacio en la placa que otras soluciones y tiene un costo mucho menor que los DIP híbridos.

Los usuarios pueden conectar diferentes cantidades de LPSRAM al supervisor ST NVRAM apropiado, lo que permite configurar una amplia variedad de densidades y capacidades. Las combinaciones típicas incluyen:

- Solución SMT de 16 Mbps, 3 V o 5 V con supervisor M40Z300 sin batería superior con cuatro RAM de bajo consumo M68Z512;

- Solución SMT de 1Mbit o 4Mbit, 3V usando supervisor M40SZ100W SNAPHAT® y SRAM de baja potencia tipo M68Z128W o M68Z512W.

Circuitos integrados en serie ZEROPOWER® obtuvo su nombre por la capacidad de guardar datos en ausencia de una red eléctrica externa. Constan de dos componentes principales: RAM de bajo consumo (LPSRAM) y NVRAM supervisora ​​(Figura 4). La LPSRAM típica consume menos de un µA cuando se ejecuta solo con batería y puede retener datos durante varios años cuando se alimenta con una batería de litio en miniatura.

El supervisor de NVRAM consta de dos circuitos principales: un circuito de conmutación de batería y un circuito de protección contra escritura. El circuito de conmutación de la batería cambia la energía LPSRAM de la fuente de alimentación regulada del sistema (Vcc) a la energía de la batería (Vbat). Este circuito monitorea Vcc y cuando comienza a caer, la energía de la LPSRAM se cambia a la batería de respaldo.

Arroz. 4. Arquitectura de chips de memoria ZEROPOWER ® NVRAM

Cuando Vcc cae por debajo de un determinado valor de umbral, el microprocesador puede comportarse de forma errática, y esto puede provocar escrituras erróneas e incluso borrar el contenido de la RAM. El circuito de protección contra escritura evita que el microprocesador acceda a la LPSRAM para evitar esta situación.

Todos los microcircuitos ZEROPOWER® NVRAM Las empresas ST tienen las mismas capacidades y no se requiere ningún otro circuito externo. Actualmente, los microcircuitos se producen con supervisores NVRAM y LPSRAM integrados en el mismo chip con una densidad de hasta 256 kbit e inferior. Para densidades más altas, todavía se usan dos microcircuitos separados.

Arroz. 5. Tipos de paquetes de chips NVRAM

Los chips NVRAM de ST están disponibles en una variedad de paquetes. El paquete básico de montaje en superficie (SMT) es el paquete SNAPHAT® (Figura 5a). El chip en el paquete SOH 28 tiene un pinout SRAM estándar y la batería está sujeta en la parte superior con broches, lo que facilita su reemplazo. Tipo de recinto GORRA (Fig. 5b) tiene una batería no extraíble. Se recomienda para aplicaciones de agujeros pasantes.

Para soluciones de montaje de orificio pasante y alta densidad de RAM, se ofrece un paquete DIP híbrido, en el que LPSRAM y el supervisor son chips separados montados en una placa de circuito impreso común junto con una batería (Fig. 15c). Actualmente están disponibles densidades de RAM de hasta 16 Mbits.

Pensando en los desarrolladores, una de las NVRAM ZEROPOWER ® más recientes es el chip M 48 Z 32 V en un paquete de bajo perfil. Chip M48Z32V presenta LPSRAM con una densidad de memoria de 32Kx8 a 3,3 V. El paquete SOIC de 44 pines de bajo perfil se eleva solo 0.12" (3,05 mm) por encima de la placa de circuito, lo que brinda a los usuarios más flexibilidad en el diseño de la placa y elimina las preocupaciones de altura para los diseñadores.

Microchip M48Z32V tiene un interruptor de respaldo de batería incorporado y circuitos de protección contra escritura en caso de corte de energía combinados con SRAM de bajo consumo de 256 kbit. El tiempo de acceso para estos chips es de 35 ns para el M48Z32V-35MT1 y de 70 ns para el M48Z32V-70MT1.

Con un consumo de solo 200 nA (típ. a 40 °C), el M48Z32V puede almacenar datos durante diez años de duración de la batería con una capacidad de 18 mAh. Este chip es compatible con sistemas que ya contengan baterías de litio en la placa. Combinando un chasis de bajo perfil con valor M48Z32V permite que se use como una solución NVRAM exitosa en muchas aplicaciones.

Al usar sus contactos para conectarse a cualquier suministro de batería, el chip M48Z32V se puede usar como una RAM estática asíncrona ordinaria para cualquier microprocesador o microcontrolador.

El M48Z32V se fabrica en un paquete SO44, que es similar al paquete SOH44 SNAPHAT® tipo ST, pero sin la batería superior. Está alimentado por un suministro de 3,3 V (±10 %) y funciona en el rango de temperatura comercial (0 a 70 °C).

Arroz. 6. Arquitectura de los chips TIMOKEEPER ® NVRAM

Microcircuitos TIMEKEEPER® NVRAM se basan en el uso de la tecnología central NVRAM ST. Dado que los chips ZEROPOWER ® NVRAM funcionan con batería, la adición de un reloj en tiempo real amplía enormemente las capacidades y aplicaciones de los chips NVRAM. Su nombre TIMEKEEPER® dichos microcircuitos se obtuvieron precisamente debido a la presencia de un reloj en tiempo real con calendario, que le da al sistema la hora, el día y la fecha exactos incluso en ausencia de alimentación externa del sistema (Fig. 6).

Los chips TIMEKEEPER® NVRAM se basan en ZEROPOWER® NVRAM, a los que se agregan circuitos de reloj/calendario en tiempo real, incluido un oscilador de cristal de 32 kHz. El circuito de conmutación de energía de emergencia que se usa para almacenar datos en LPSRAM también se usa para RTC. De manera similar, en aras de la protección contra escritura de RTC, se aplica el esquema de protección contra escritura de NVRAM. El generador RTC tiene potencia optimizada y su consumo no supera los 40 nA.

El principio de funcionamiento del reloj de tiempo real es utilizar un oscilador de 32 kHz, seguido de una división de frecuencia por varios contadores. El primer contador divide la frecuencia del oscilador por 32,768 y produce una señal con una frecuencia de un hercio en su salida. El siguiente contador cuenta el número de segundos y envía una señal al contador de minutos una vez por minuto. Los contadores sucesivos subsiguientes continúan dividiendo la frecuencia hacia abajo hasta que se emite un pulso por siglo. Se utiliza una lógica adicional para gestionar el número de días de cada mes y tener en cuenta los años bisiestos.

Los datos en las salidas de los contadores corresponden a la hora y fecha actuales. Estos parámetros se transfieren al área de memoria distribuida de NVRAM y aparecen como direcciones ordinarias de celdas de RAM. Los usuarios leen/escriben la hora y la fecha leyendo/escribiendo estas direcciones en el espacio NVRAM.

Los búfer proporcionan lectura/escritura "sin problemas" de datos RTC. Al leer el RTC, un marco de datos capturados sobre el estado actual en tiempo real se almacena en búferes, desde donde el microprocesador lee los datos. La presencia de una trama de datos garantiza la invariancia del tiempo durante el próximo ciclo de lectura por parte del microprocesador. De manera similar, durante un ciclo de escritura, los búferes contienen los datos provenientes del microprocesador y esperan el final del ciclo de escritura de información de día-fecha-hora para transferir simultáneamente los datos entrantes a los contadores de horas.

Los registros RTC se asignan a LPSRAM. Para ello se utilizan de 8 a 16 bytes de LPSRAM. El día, la fecha y la hora se leen y escriben como direcciones RAM ordinarias. Al incorporar ZEROPOWER ® NVRAM, los chips TIMEKEEPER ® NVRAM conservan todas sus características principales, incluida la ausencia de circuitos externos adicionales. Con densidades de memoria de hasta 256 kbps, el reloj en tiempo real y el supervisor de NVRAM están integrados en el mismo chip que LPSRAM. Para densidades de memoria más altas, se usa un chip LPSRAM separado. Dependiendo de la tecnología de ejecución, los componentes que conforman el chip se pueden colocar en un paquete "híbrido" o en el mismo sustrato en un paquete IC separado (la tecnología emergente del paquete TIMEKEEPER®).

Al igual que los chips TIMEKEEPER ® NVRAM, los relojes de tiempo real en serie (Serial RTC) Rastree el tiempo real actual incluso en ausencia de energía del sistema externo. En lugar de la interfaz paralela asíncrona SRAM estándar, los RTC en serie utilizan un bus en serie. Los dispositivos ST están disponibles en dos versiones de la interfaz serial estándar de la industria: I ? C y SPI.

Estos chips se basan en TIMEKEEPER ® NVRAM al reducir la cantidad de NVRAM a unos pocos bytes y cambiar la interfaz a uno de los estándares mencionados anteriormente.

La mayoría de los dispositivos Serial RTC contienen un interruptor de batería, circuitos de protección contra escritura y muchas otras funciones modernas de supervisión de microprocesadores, como reinicio de energía y temporizador de vigilancia (Figura 7).

Para aplicaciones que no requieren redundancia o solo necesitan redundancia a corto plazo usando un capacitor, ST proporciona dispositivos RTC en serie más simples y económicos, como M 41 0 и M 41 80 .

Arroz. 7. Arquitectura de chips Serial RTC NVRAM

Los circuitos integrados de reloj en tiempo real en serie ST con todas las funciones tienen muchas funciones de supervisión del microprocesador. Por ejemplo, M 41 T81 - esto es Serial RTC con interfaz I²C 400 kHz, Alarma, Watchdog programable, oscilador de onda cuadrada programable, en paquete SOIC SO 8 o SOX28 (con cuarzo incorporado). Chip M 41 94 es el primer dispositivo Serial RTC ST con interfaz SPI. Tiene circuitos P O R / LVD integrados, Watchdog programable, Alarma, la capacidad de conectar un botón de reinicio. El chip está disponible en paquetes SO 16 y SOH 28 SNAPHAT ®. Chip RTC serie M 41 ST 84 con interfaz I²C 400 kHz se distingue por las capacidades avanzadas del supervisor del microprocesador. Además de P O R / LVD, funciones de vigilancia y alarma programables, proporciona una función de advertencia temprana de falla de energía (PFI / PFO) y un restablecimiento de entrada. Fabricado en caja SO 16.

Los modernos chips ST NVRAM han alcanzado tal nivel de integración que algunos de ellos (M41ST85, M41ST87 и M41ST95) pueden clasificarse como supervisores Serial RTC y TIMEKEEPER®. El nivel de integración alcanzado ahora permite colocar cuarzo directamente en un paquete de microcircuito monolítico junto al cristal, y no llevarlo a la batería superior. Un ejemplo de una solución de este tipo que mejora la confiabilidad y la seguridad es un microcircuito М41ST85МХ6 .

Junto con chips SERIAL RTC altamente integrados, ST produce dispositivos que contienen el mínimo necesario para una salida continua al sistema en tiempo real. Los microchips son tales dispositivos. M 41 0 и M 41 T80. Contienen un conjunto completo de contadores de tiempo y tienen en cuenta las peculiaridades de los años bisiestos. Las características adicionales de estos dispositivos incluyen una alarma programable con manejo de interrupciones, una salida de onda cuadrada programable y una salida de 32 kHz separada que se puede usar como entrada de referencia para generadores de reloj en otros circuitos integrados. Con estas capacidades, estos chips cubren las necesidades de las aplicaciones en gran parte del mercado de consumo.

Los circuitos integrados M41T0 y M41T80 tienen una interfaz serial I estándar de la industria.²C 400 kHz y funcionan en el rango de temperatura industrial de -40 o C a +85 o C. Producidos en paquetes de montaje en superficie, ambos dispositivos funcionan con una fuente de alimentación con un voltaje de 2 V a 5,5 V con bajo consumo de corriente. Por ejemplo, el M41T0 consume solo 900 nA en modo de espera y 35 µA en modo activo (con un suministro típico de 3,0 V). El M41T80 consume 1,5 µA en modo de espera (con un suministro típico de 3,0 V) y solo 30 µA en modo activo (con un voltaje de suministro máximo de 3,0 V).

Además de la tarea de sincronización básica, el M41T0 tiene una opción de bit de parada del oscilador para detectar la desviación del reloj debido a una caída en el voltaje de suministro. En cuanto al M41T80, sus funciones de tiempo se mejoran con una interrupción de alarma programable con modos de repetición, una salida dedicada de 32 kHz y una salida de onda cuadrada programable de 1 Hz a 32 kHz. La salida de frecuencia dedicada de 32 kHz se puede utilizar para controlar microprocesadores y microcontroladores con un circuito de reloj de bloqueo de fase que requiere 32 kHz como referencia. Además, el mismo pin se puede utilizar para la sincronización del reloj de los microcircuitos cuando funcionan en modos de bajo consumo. La salida de 32 kHz está diseñada para un funcionamiento continuo, pero el software del usuario puede desactivarla.

La función de alarma del chip M41T80 tiene un modo de repetición de alarma de una vez al año a una vez por segundo. La función de programación de onda cuadrada le permite programar su frecuencia desde 1 Hz hasta 32 kHz con un multiplicador de 2.

Arroz. 8. Diagrama de cableado del chip M41T80

El chip M41T80 se conecta fácilmente en el bus I²C 400 kHz con casi todos los microprocesadores y microcontroladores (Fig. 8), y al agregar un diodo y un capacitor externos, siempre puede respaldar al microcontrolador durante una falla momentánea de energía. Desde que me tiro²C funciona con drenaje abierto, entonces no hay problema en la coincidencia de voltaje entre el microprocesador y el M41T80, y es suficiente usar un diodo para el desacoplamiento de voltaje. Cuando se utiliza un condensador de 1 F y una tensión de alimentación Vcc de 3,3 V, el tiempo de respaldo esperado es de aproximadamente 10 días.

Los circuitos integrados M41T80 están disponibles en un paquete SO8 de tamaño pequeño. También disponible en paquete TSSOP8.

El dispositivo más simple de la serie de chips SERIAL RTC ST es un chip M 41 T0, desarrollado sobre la base de M41T00, M41T0. Este dispositivo no tiene un interruptor de batería y calibración de reloj de software, pero tiene una función de detección de falla del generador y una interfaz I²C desde 400 kHz.

Microchip M41T0 cuando se usa un condensador externo de 1 F a 3,3 V, puede proporcionar energía de respaldo por hasta dos semanas.

La batería superior para chips ST NVRAM se suministra por separado y esto debe tenerse en cuenta al realizar el pedido de estos circuitos.

Los chips de memoria NVRAM también son fabricados por otras empresas, pero muchos de ellos no tienen las mismas características que son inherentes a los componentes ST. Los chips NVRAM de STMicroelectronics se distinguen principalmente por una mayor integración, la presencia de un interruptor de batería incorporado y la posibilidad de calibración del reloj de software, para lo cual se utiliza el software (disponible en el sitio web de ST).

Publicación: cxem.net

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